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X射線光子計數(shù)探測器

混合像素探測器，為您的實驗室精心準(zhǔn)備

PILATUS混合像素探測器的設(shè)計是X射線探測領(lǐng)域的一次革命性成果，其能夠?qū)崿F(xiàn)**的數(shù)據(jù)質(zhì)量。該探測器將單光子計數(shù)和混合像素技術(shù)這兩項關(guān)鍵技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于同步輻射和常規(guī)實驗室光源等各個領(lǐng)域。單光子計數(shù)技術(shù)能夠消除所有探測器噪聲，并提供優(yōu)質(zhì)的實驗數(shù)據(jù)。在采集數(shù)據(jù)時，能夠有效排除讀出噪聲和暗電流的干擾，其在實驗室光源的應(yīng)用中具有特別優(yōu)勢。實驗室X射線光源相比于同步輻射光源光強(qiáng)低得多，因而在成像過程中需要更長的曝光時間，其獲得的信號也要弱的多。由于排除了暗電流和讀出噪聲， PILATUS探測器更加適合在實驗室使用。混合像素技術(shù)可以直接探測X射線，與其他探測器技術(shù)相比能夠獲得更清晰，更易分辨的信號。加上讀取時間短和連續(xù)采集的特點，PILATUS探測器可以高效提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。低功耗和低冷卻需求，為您提供一個維護(hù)量極小的探測器系統(tǒng)，。PILATUS探測器系列是專為您在實驗室中的需求定制，并且提供具有****價值的同步輻射驗證的成熟探測技術(shù)。利用PILATUS獨特的功能，可以從你的**挑戰(zhàn)性的樣品獲得**的數(shù)據(jù)。

針對您的需求

PILATUS探測器在眾多同步輻射束線上獲得成功應(yīng)用。PILATUS的獨特功能在實驗室和相關(guān)工業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢也很明顯。現(xiàn)在DECTRIS的產(chǎn)品家族，包括一系列的PILATUS探測器，能夠滿足您在實驗室的獨特需求。固定能量標(biāo)定和簡化的讀出電子器件可以**匹配實驗室相關(guān)需求，而且PILATUS完全符合您的預(yù)算。混合像素技術(shù)和單光子計數(shù)技術(shù)，這兩項能夠提升數(shù)據(jù)質(zhì)量和采集效率的關(guān)鍵技術(shù)，在所有PILATUS探測器中**應(yīng)用。越來越多的實驗室和工業(yè)應(yīng)用的儀器可配備或升級為PILATUS探測器。您可以在設(shè)備中自由集成PILATUS 探測器模塊，也可以直接采用 DECTRIS OEM合作伙伴的現(xiàn)成產(chǎn)品。

OEM合作整機(jī)合作

PILATUS探測器是現(xiàn)成的產(chǎn)品，我們的OEM合作伙伴：

- JJ X射線

- 理學(xué)

- STOE

-Xenocs

傳感器層厚度[μm]

表1：基于PTB實驗室的BESSY II實驗裝置上測量的PILATUS傳感器的量子效率。

可定制，以符合您的要求

除了標(biāo)準(zhǔn)的320微米厚的硅傳感器，你可以定制您的PILATUS探測器450或1000微米厚的硅傳感器以匹配您的X射線光源能量（見表）。這樣能夠在所有常見的實驗室X射線能量下實現(xiàn)高量子效率。

水冷機(jī)型PILATUS 300K和300K-W提供了可選的真空兼容性。此定制使得探測器能夠在真空中使用，如在SAXS裝置的飛行管中。連續(xù)可調(diào)的能量閾值的選項可以有效抑制熒光信號。

關(guān)鍵優(yōu)勢

- 單光子計數(shù)模式中的直接探測X射線

- 無讀出噪聲

- 無暗電流

- 優(yōu)秀的點擴(kuò)散函數(shù)

- 高動態(tài)范圍

- 讀出時間短

- 高幀速率

- 高局部和全局的計數(shù)率

應(yīng)用

- 生物大分子晶體學(xué)（MX）

- 單晶衍射（SCD）

- X-射線衍射（XRD）

- 小角散射與廣角散射（SAXS/廣角）

- 表面衍射

- 漫散射

- 時間分辨實驗

- 成像

- 無損檢測

PILATUS200K

PILATUS300K是在實驗室中進(jìn)行生物晶體學(xué)研究和小角散射研究（SAXS）的**探測器。大傳感器面積結(jié)合無快門數(shù)據(jù)采集，可以輕而易舉的采集具有良好分辨點的大晶胞的高分辨率衍射數(shù)據(jù)。小角散射研究得益于水冷式探測的出色穩(wěn)定性，即使是很長的曝光時間，也具有準(zhǔn)確的精度，以確定和減去溶劑散射SAXS測量。此外，還可以采用可選的真空兼容的探測器。

PILATUS 300K

PILATUS300K是在實驗室中檢測綜合大分子分子晶體和SAXS**的探測器。結(jié)合快門數(shù)據(jù)采集，傳感器面積大，可以輕而易舉的采集斑點的大單元的高分辨率衍射數(shù)據(jù)。出色的穩(wěn)定性，可使用水冷式的檢測器，即使是很長的曝光時間，也具有準(zhǔn)確的精度，以確定和減去溶劑散射SAXS測量。此外，還可以利用可選的真空兼容的探測器。

PILATUS300K-W

PILATUS300K-W寬的矩形區(qū)域是非常適合WAXS2-D紋理分析和粉末衍射。成像區(qū)域超大的軸向尺寸使得探測器可以放置在直射束非常接近的位置，為您提供在小角散射/廣角散射（SAXA/WAXS）裝置中測量廣角散（WAXS）信號的**探測器。與300K 類似，300K-W PILATUS 也可以定制真空兼容性的自定義選項。

在您的實驗室切片精細(xì)

圖：PILATUS采集的精細(xì)φ切片。每個數(shù)據(jù)集的采集條件均為：相同的角速度0.1°/S 下僅僅采集30分鐘，每幅圖采用如圖例所示的不斷減少的旋轉(zhuǎn)寬度和曝光時間。更短的采集時間能夠獲得更好的實驗數(shù)據(jù)。利用無噪聲的PILATUS探測器獲得的精細(xì)層數(shù)據(jù)集可以獲得**的數(shù)據(jù)質(zhì)量（胰島素，180°旋轉(zhuǎn)角度范圍，微焦點密封球管，PILATUS300K）。

應(yīng)用

PILATUS應(yīng)用于實驗室小角散射SAXS

由于其高動態(tài)范圍，沒有讀出噪聲和暗電流，高靈敏性和超強(qiáng)的穩(wěn)定性，PILATUS探測器非常適合應(yīng)用于實驗室SAXS設(shè)備，高Q-范圍測量極其微弱的信號，需要很長的曝光時間。由于完全沒有暗電流，PILATUS探測器擅長在長曝光時間，獲取**的數(shù)據(jù)。另一個優(yōu)勢是使用PILATUS時，探測穩(wěn)定性高，甚至能夠在很長的曝光時間下，以**的精度，確定和減去溶劑散射。這種出色的穩(wěn)定性源自單光子計數(shù)技術(shù)與混合像素技術(shù)以及簡單卻非常穩(wěn)定的水冷技術(shù)的結(jié)合。

PILATUS探測器準(zhǔn)確測量微弱信號的表現(xiàn)可圈可點，使您能夠成功處理稀釋了的樣本。 SAXS與尺寸排阻色譜法相結(jié)合，是研究聚集或易降解系統(tǒng)、瞬態(tài)配合物、以及齊聚狀態(tài)的強(qiáng)大方法。無噪聲PILATUS探測器，使這些稀釋的樣本，能夠在實驗室進(jìn)行可行的研究 [2]。此外，高幀速率和較短的讀出時間也能夠在蛋白質(zhì)洗脫的過程中**化采集時間從而更精細(xì)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。由于其可以揭示數(shù)據(jù)采集過程中輻射損傷的有價值的信息，超長曝光時間下對數(shù)據(jù)采集精細(xì)采樣在常規(guī)SAXA 實驗中極其有效。

PILATUS 應(yīng)用于實驗室生物大分子研究 MX

以**的精度測量微弱高分辨率反射信號確定圖像的質(zhì)量，并*終成功進(jìn)行生物大分子研究。PILATUS探測器排除探測器噪聲干擾的特點，可以有效提升弱反射信號的信噪比，并且能夠在散射背景中減少衍射強(qiáng)度的重疊以獲得更好的點擴(kuò)散函數(shù)。此外，可以采用精細(xì)切片的策略，這樣可以沿旋轉(zhuǎn)方向減少背景重疊和降低斑塊重疊，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量可（圖），無噪聲PILATUS探測器允許**精細(xì)切片[1]，而CCD或CMOS等探測器需要，權(quán)衡讀出噪聲和復(fù)位噪聲。

光束穩(wěn)定對于實驗過程和實驗室系統(tǒng)可以表現(xiàn)出同步輻射束線的特征而言，都是至關(guān)重要的。將您的系統(tǒng)匹配PILATUS探測器，可以**化實現(xiàn)實驗室光源的極限優(yōu)勢。將高度穩(wěn)定的實驗室光源與無噪聲高靈敏度的探測器系統(tǒng)相結(jié)合，可以再S-SAD和其他數(shù)據(jù)精度至關(guān)重要的實驗方法中增加實驗的成功概率。

PILATUS探測器對于整圖像的讀出的時間只有7毫秒，因此可以再連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程的采集中不需要快門而直接采集。這樣降低了總的采集時間并且提升了采集效率，后者是高通量應(yīng)用（比如片段篩選）的一個關(guān)鍵優(yōu)勢。

技術(shù)：

1、混合像素技術(shù)

混合像素探測器將X射線直接轉(zhuǎn)換成電子信號。其他類型的X射線探測器依賴中間步驟來捕獲和轉(zhuǎn)換X-射線。以CCD和CMOS探測器為例，其先將X射線信號轉(zhuǎn)換為可見光信號。可見光在轉(zhuǎn)換所需的磷光體屏中的散射會減弱信號并且降低空間分辨率。玻璃纖維光學(xué)元件會轉(zhuǎn)換芯片上的光，會導(dǎo)致信號的進(jìn)一步減弱和失真。這些CCD探測器及其他類似探測器的固有設(shè)計限制在混合像素計數(shù)中并不存在。采用混合像素技術(shù)的X射線直接探測可以提供更優(yōu)的空間分辨率和更高的探測效率。混合像素探測器中，每個像素由兩部分組成：感光像素和讀出像素（圖）。X射線光子由感光像素直接轉(zhuǎn)換為電荷信號。讀出像素對電荷信號進(jìn)行處理和計數(shù)。混合像素的每個獨立像素中的感光像素和讀出像素都有直接的電子學(xué)連接，可以防止信號的串?dāng)_和損失。這樣使得每個混合像素成為一個虛擬獨立的X射線探測器，因此可以得到*低的點擴(kuò)散、**的靈敏度和**的速度。

圖：在PILATUS混合的像素探測器的沒有讀出噪聲和暗電流。

單個PILATUS成像模塊在沒有X射線源照射的情況下100毫秒和1小時的成像圖像。100毫秒后，由于讀出圖像過程中沒有噪聲引入，所有像素計數(shù)為零。1小時后，由于在常曝光過程中沒有暗電流累積并且在讀出過程中沒有噪聲引入，大部分像素仍然計數(shù)為零。曝光過程中的計數(shù)均來自于常規(guī)背景輻射，其計數(shù)率為0.15個計數(shù)/小時/像素。

2、單光子計數(shù)技術(shù)

自由電荷被釋放在傳感器像素中通過X射線吸收。X射線信號通過單管子計數(shù)模式讀出像素進(jìn)行處理表現(xiàn)出了了比整合信號更多的優(yōu)點。。在一個積分檢測器中，在曝光期間積累的電荷。整個集成，暗電流的特性被添加到累積電荷。暗電流增加噪音和減少數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在單光子計數(shù)檢測器，計數(shù)單個事件的X射線吸收所釋放的電荷的信號是由讀出的像素的電荷放大，如果信號超過一個可調(diào)節(jié)的閾值，吸收事件數(shù)字計算。這樣一來，單光子計數(shù)的技術(shù)完全廢除暗電流探測器噪聲源，并實現(xiàn)**的數(shù)據(jù)。此外，單光子計數(shù)發(fā)生在飛行過程中的曝光，實現(xiàn)盡可能早的數(shù)字化和隨后的快速的無噪音的數(shù)字讀出。因此，讀數(shù)噪音作為一個主要的整合探測器來源，完全沒有出現(xiàn)在單光子計數(shù)探測器中。

特點

1、**信號噪聲比

PILATUS混合像素探測器固有地排除本質(zhì)上是沒有暗電流和讀出噪聲的干擾。探測器沒有噪聲能夠確保得到良好的信噪比的數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)的探測器，這使得在相同曝光時間內(nèi)獲得更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)或者更短的采集時間得到相同的圖像。記錄弱衍射樣品產(chǎn)生弱信號或者以**分辨率記錄弱信號時，無噪聲檢測器便顯示出其**的優(yōu)勢。

2、優(yōu)異的點擴(kuò)散函數(shù)

采用混合像素技術(shù)和X射線直接轉(zhuǎn)換為電荷脈沖技術(shù)，PILATUS探測器的像素之間沒有信號傳播。這給于單個像素形成尖銳的點擴(kuò)散函數(shù)（FWHM），并提供了各種各樣的好處（圖）。間隔緊密的信號，甚至在不同強(qiáng)度的情況下，也能更加準(zhǔn)確地分辨和測量。更清晰的信號，減少了散射或其他實驗固有的背景的重疊，從而改善了信噪比。

3、高動態(tài)范圍

計數(shù)器深度20位（約100萬計數(shù)），結(jié)合探測器無噪聲的特點，確保了****的對比度和動態(tài)范圍，另一個PILATUS標(biāo)志是帶來了優(yōu)秀的圖像和數(shù)據(jù)質(zhì)量（圖）。極強(qiáng)和極弱的信號在單一的成像中就能夠準(zhǔn)確的檢測到。

4、快速讀出和快門操作

實驗室設(shè)備中采用的PILATUS探測器讀出完整的圖像，僅需要7毫秒。這樣可以無快門的情況下，進(jìn)行完整圖像的連續(xù)采集。幾乎瞬時讀數(shù)連續(xù)數(shù)據(jù)采集**化設(shè)備的工作效率和數(shù)據(jù)生產(chǎn)率。

5、高局部和全局的計數(shù)率

PILATUS設(shè)有一個非常先進(jìn)的ASIC技術(shù)實現(xiàn)單光子計數(shù)。這允許每一個像素中每秒鐘精確地探測到多達(dá)一百萬的光子。由于每一個像素是一個幾乎獨立的探測器，全局計數(shù)率和像素的數(shù)量有關(guān)。以這種方式，PILATUS探測器實現(xiàn)每秒和每平方厘米數(shù)十億的光子的全局計數(shù)率。局部和全局的計數(shù)率的PILATUS探測器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于那些基于氣體放電或類似技術(shù)的計數(shù)探測器。

6、易于維護(hù)和操作

PILATUS探測器具有低功耗和冷卻性能。所有探測器組件，在室溫下操作，這大大簡化了冷卻。PILATUS200K探測器是完全風(fēng)冷和免維護(hù)。 PILATUS300K和300K-W采用低維護(hù)，閉路冷卻水的溫度穩(wěn)定在23℃。

7、PILATUS混合探測器的優(yōu)異的動態(tài)測量范圍和點擴(kuò)散函數(shù)

衍射圖像的細(xì)節(jié)顯示出胰島素晶體的相同反射。這些圖像被獲取在一個同步加速光束線和相同的技術(shù)參數(shù)除了探測器距離，根據(jù)探測器尺寸來調(diào)整以達(dá)到探測器邊緣的相同的分辨率。PILATUS：20位計數(shù)器深度混合像素探測器提供足夠的動態(tài)范圍記錄727，716計數(shù)中像素**的強(qiáng)度。得益于優(yōu)秀的點擴(kuò)散函數(shù)斑點被局限在一個小的區(qū)域。此外，銳利的反射剖面的低馬賽克性晶體精確地表示加上一個超過一千倍的相鄰像素之間的強(qiáng)度差異，CCD與CCD相同的反射記錄包含許多重載像素的反射強(qiáng)度足以抹掉更大的面積。

衍射圖像的細(xì)節(jié)顯示出胰島素晶體的相同反射。這些圖像在用一個同步輻射束線上采用除探測器距離外相同的參數(shù)采集而得，其探測器距離根據(jù)探測器尺寸被調(diào)整至能夠在探測器的邊緣獲得同樣的分辨率。PILATUS：20位計數(shù)器深度混合像素探測器提供足夠的動態(tài)范圍，**像素強(qiáng)度下**紀(jì)錄727，716個計數(shù)。得益于優(yōu)秀的點擴(kuò)散函數(shù)，斑點被局限在一個小的區(qū)域。此外，低馬賽克晶體的銳利的反射剖面精確地表示加上一個超過一千倍的相鄰像素之間的強(qiáng)度差異，CCD與CCD相同的反射記錄包含許多重載像素的反射強(qiáng)度足以抹掉更大的面積。

PILATUS探測器系列技術(shù)規(guī)格：