荷蘭ASI出品的TPX3Cam是一款用于光學(xué)光子時(shí)間戳的快速光學(xué)相機(jī)。它基于一種新型硅像素傳感器，并結(jié)合了Timepix3 ASIC和讀出芯片技術(shù)，適用于電子、離子或單光子等需要時(shí)間分辨成像的各種應(yīng)用。TPX3Cam可以很容易地集成在桌上型研究裝置中，也可以集成在同步加速器或自由電子激光環(huán)境中。
使用TPX3Cam，可在速度映射成像設(shè)備中測量電子和離子。納的時(shí)間分辨率和數(shù)據(jù)采集速率使我們能夠以所未有的方式進(jìn)行測量。TPX3Cam能夠在400至1000 nm波長范圍內(nèi)以高量子效率同時(shí)對超過1000個(gè)光子的閃爍光進(jìn)行成像和時(shí)間戳記。它可以在VMI（速度映射成像）裝置中高效地記錄撞擊在MCP（微通道板）上的離子。 MCP耦合到一個(gè)快速P47磷光體屏，該屏產(chǎn)生響應(yīng)離子撞擊MCP的閃爍光。TPX3Cam放置在真空之外，能檢測來自磷光體屏的閃光。在TPX3Cam中，所有單個(gè)像素都可獨(dú)立工作，且能對伴隨發(fā)生的'事件'進(jìn)行時(shí)間戳記。 這就將成像傳感器變成了快速數(shù)字轉(zhuǎn)換器陣列，具有并行作用的空間和時(shí)間分辨率，因此可以同時(shí)記錄多個(gè)離子種類，允許進(jìn)行符合測量和協(xié)方差分析。
優(yōu)點(diǎn)
光敏硅傳感器
波長范圍:400 - 1000nm
每像素的同時(shí)檢測時(shí)間(ToA)和強(qiáng)度(ToT)
時(shí)間分辨率1.6ns，有效幀率> 500 MHz
無噪聲、數(shù)據(jù)驅(qū)動讀數(shù)，高達(dá)80 Mhits/s (10Gb/s)
靈活光學(xué)設(shè)計(jì)
下圖:TPX3CAM能夠同時(shí)對超過1000個(gè)光子進(jìn)行成像和時(shí)間標(biāo)記，在400到1000 nm波長范圍內(nèi)具有高量子效率。它可以在VMI(速度圖成像)配置中有效地記錄撞擊在微通道板上的離子。MCP與快速P47熒光粉耦合，當(dāng)離子撞擊MCP時(shí)，該熒光粉會產(chǎn)生閃光。TPX3CAM，放置在真空之外，可以檢測熒光粉的閃光。
“在TPX3CAM中，所有單個(gè)像素都獨(dú)立工作，能夠?qū)?lsquo;事件’進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。這將成像傳感器轉(zhuǎn)變成一個(gè)快速數(shù)化器陣列，具有空間和時(shí)間分辨率，同時(shí)發(fā)揮作用，因此可以同時(shí)記錄多個(gè)離子種類，從而進(jìn)行重合和協(xié)方差分析。"
應(yīng)用
離子和電子成像
TPX3CAM的應(yīng)用包括飛行時(shí)間質(zhì)譜中離子的空間和速度圖成像；離子和電子的符合成像，以及其他時(shí)間分辨成像光譜類型。TPX3CAM能夠以1.6 ns的時(shí)間分辨率檢測離子撞擊并對其進(jìn)行時(shí)標(biāo)記，從而可以同時(shí)記錄所有碎片離子的離子動量圖像。這種單檢測器設(shè)計(jì)簡單、靈活，能夠進(jìn)行高度差分測量。
右邊的圖像顯示了CH2IBr的離子TOF質(zhì)譜，該質(zhì)譜是在德國漢堡同步加速器的閃光光源下，用TimepixCam（TPX3CAM的之型號）記錄的，在強(qiáng)激光脈沖強(qiáng)場電離后，以及每個(gè)探測器的圖像在TOF光譜中的峰值。
單光子成像
強(qiáng)化版TPX3CAM可以是單光子敏感的。在這種配置中，檢測器與現(xiàn)成的圖像增強(qiáng)器結(jié)合使用。應(yīng)用包括寬場時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)成像(TCSPC)，磷光壽命成像和任何需要時(shí)間分辨單光子成像的應(yīng)用。
圖像(a): 通過TimepixCam獲得，TimepixCam是TPX3CAM的一個(gè)模型。圖像(b):
對于(a)中所示的A1-A4區(qū)域，強(qiáng)度是時(shí)間的函數(shù)(磷光衰減)，磷光衰減和擬合的殘差具有單指數(shù)擬合。
規(guī)格
| 傳感器 | |
| 材料 | 光敏性增強(qiáng)的硅 |
| 波長范圍 | 400 - 1000 nm |
| 探測范圍 | ~1000光子/每像素 |
| 光學(xué) | |
| 傳感器活動區(qū)域 | 14.1 x 14.1 mm2 |
| 類型 | C型接口 |
| 成像用集成電路 | |
| 類型 | Timepix3 |
| 像素間隔 | 55 µm |
| 像素?cái)?shù)量 | 256 x 256 |
| 閾值數(shù)量 | 1 |
| 吞吐量 | 10 Gb/s 的情況下，高達(dá)80 Mhits/s 1 Gb/s的情況下，高達(dá)15 Mhits/s |
| 停滯時(shí)間讀數(shù) | 停滯時(shí)間為0 |
| 時(shí)間分辨率 | 1.6 ns |
| 有效幀速率 | > 500 MHz |
| 像素?fù)糁型r(shí)間 | ~1 µs |
| 讀出模式 | 數(shù)據(jù)驅(qū)動，通過每像素ToA和ToT檢測同步時(shí)間和強(qiáng)度 |
| 其他參數(shù) | |
| 計(jì)算機(jī)接口 | 1 Gb/10 Gb |
| 外部快門控制 | 有 |
| 外部信號時(shí)間戳 | 260 ps |
| 重量 | 2.2 kg |
| 尺寸(長x寬x高) | 28.8 x 8 x 9 cm |
| 冷卻 | 空氣 |
| 采集軟件 | Windows/ Linux/Mac的圖形用戶界面 |
筱曉光子公司
我們開發(fā)并提供混合像素檢測器，用于X射線、電子顯微鏡、中子成像和質(zhì)譜等廣泛應(yīng)用。我們的創(chuàng)新成像解決方案通過顯著更清晰、更快速的成像，在各個(gè)行業(yè)開辟了新的機(jī)會。該技術(shù)可用于多種應(yīng)用，例如:
能量分辨x光
計(jì)算機(jī)斷層掃描
快速生產(chǎn)線x光檢查
電子顯微鏡學(xué)
質(zhì)譜分析
單光子成像
離子和電子成像
中子成像
更新時(shí)間：2023/5/24 17:35:35
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