Shanggu Precise control (Tianjin) Technology Co., Ltd
尚古精控（天津）科技有限公司
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pnCCD 彩色 X 射线相机

pnCCD 彩色 X 射线相机

彩色 X 射线相机 (CXC) 是 PNDetectors 的高分辨率光谱 X 射线成像系统，基于我们的能量色散 pnCCD 探测器和可选的多毛细管光学器件。CXC 是一个独立的系统，具有完整的电子和数据采集系统、完整的软件包，可实现相机操作和监控、数据采集以及 X 射线光谱和空间分辨元素图像的实时可视化。相机可以在环境条件下操作，也可以配置为可以集成到真空系统中，例如在同步加速器光束线上。

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彩色 X 射线相机 (CXC) 是 PNDetectors 的高分辨率光谱 X 射线成像系统，基于我们的能量色散 pnCCD 探测器和可选的多毛细管光学器件。CXC 是一个独立的系统，具有完整的电子和数据采集系统、完整的软件包，可实现相机操作和监控、数据采集以及 X 射线光谱和空间分辨元素图像的实时可视化。相机可以在环境条件下操作，也可以配置为可以集成到真空系统中，例如在同步加速器光束线上。

彩色 X 射线相机 (CXC) 是 PNDetectors 的高分辨率光谱 X 射线成像系统，基于我们的能量色散 pnCCD 探测器和可选的多毛细管光学器件。CXC 是一个独立的系统，具有完整的电子和数据采集系统、完整的软件包，可实现相机操作和监控、数据采集以及 X 射线光谱和空间分辨元素图像的实时可视化。相机可以在环境条件下操作，也可以配置为可以集成到真空系统中，例如在同步加速器光束线上。

CXC 在单个仪器中结合了以下关键性能参数：

  • 4D 成像：同时时间、能量和空间分辨率 (xny)

  • 高达 1000 fps 的超快读数

  • 宽能量范围（200 eV - 30 keV）

  • 所有 X 射线事件的卓越能量分辨率（145 eV 对应 6 keV）

  • 高达 10 6 个存储计数/秒的高计数率

  • 出色的量子效率（500 eV 为 80%，10 keV 为 90%，20 keV 为 30%）

  • 几个外部触发和同步信号

CXC系统概述

相机型号选项

  • 带铍窗的独立型号，可在环境压力下运行

  • 真空解决方案

  • 可选：可用于任一配置的多毛细管光学器件

所有 CXC 相机型号均提供以下系统组件：

pnCCD® 传感器

  • 有源传感器面积为 12.7 mm × 12.7 mm

  • 像素：264 × 264 (69,696) 全帧区域，加上帧存储区域

  • 摄像头尺寸：120 mm × 212 mm × 80 mm (W × H × D)

  • 多种操作模式

  • 有关详细信息，请参阅（pnCCD 属性）

完整的电子系统和数据采集系统

  • 可安装在 19 英寸机架中

  • 高速并行数据采集

  • 用于高动态范围的可选放大器带宽和模拟增益

完整的软件包

  • 相机控制

  • 实时可视化

  • 离线数据分析

高精度 X 射线光学元件（可选）

  • 可更换的多毛细管光学元件

  • 聚焦、散焦和 1:1 毛细管直径从 15μm 到 30μm

pnCCD 属性

物理像素大小48μm×48μm×450μm
物理像素数264 × 264 (69,696) 全帧区域，加上帧存储区域
活动区域12.7 mm × 12.7 mm (161 mm 2 ) 全画幅区域
帧率高达 1,000 Hz（264 × 264 像素）
像素读出率    高达 70 兆像素/秒
窗口模式24 × 264 像素（最小窗口）
外部触发是的
读出噪声 (rms)    ENC 典型值 3e- / 像素在 100Hz，200Hz
ENC 典型值。4e-/像素，400Hz
ENC typ. 8e- / 1000Hz 时的像素
能量分辨率Mn-K α为 145 eV
亚像素空间分辨率对于 1 keV X 射线，Δx < 15 µm (rms)
电荷处理能力每个像素多达 400,000 个信号电子
辐射硬度10 keV 时高达 10 14光子/cm 2

光谱性能

在 200 eV 和 30 keV 之间具有出色的元素信息，在 5.9 keV (Mn-K α ) 时的能量分辨率为 145 eV (FWHM)，在 277 eV (CK) 时的能量分辨率为 83 eV。


超快读数和出色的信噪比

标准全帧速率为 100、200、400、1,000 fps，使用加窗和分箱最高可达 8,000 fps。即使在典型的 3e-at 100 fps 到 8e- at 1,000 fps 的高读出速度下也具有出色的信噪比。

高动态范围

CXC 能够提供 HCHC 模式（高电荷处理能力，每像素高达 400,000 e-），以及用于处理极大量信号电荷的防晕光模式。HCHC 模式的影响如下图所示：

同时具有无与伦比的单光子灵敏度（左图）和高强度成像（右图），每像素 400,000e-（对应于能量为 1 keV 的 10³ 光子）。


亚像素分辨率

根据实验要求，我们的一些客户对超过 48 µm CXC 像素大小的空间分辨率感兴趣。这种亚像素分辨率可以通过两种方法实现，也可以组合使用。

  • 第一种方法，即所谓的“光学亚像素分辨率”，通过为 CXC 配备放大多毛细血管光学器件或使用针孔光学器件来实现这一目标。空间分辨率约为。8 µm 使用配备放大 6:1 多毛细管光学元件的 CXC [B. 德桑伯等人。(2019)]。与多毛细管光学器件相比，针孔光学器件提供了“缩放”能力，即根据实验需要改变放大倍数，但代价是探测器计数率较低。有关使用 CXC 进行光学亚像素分辨率的两种方法的详细评估，请参阅 B. De Samber 等人。（2019）。

  • 第二种方法是所谓的“计算亚像素分辨率”。该方法基于专用数据后处理。S. Ihle 等人用这种方法证明了在 1.3keV 时空间分辨率优于 3 µm。(2017)，请参阅本出版物进行详细讨论。由于本机 CXC frms6 原始数据格式提供了完整的原始数据信息，它使用户能够应用这种方法，例如，对满足计数要求的任何本机 CXC 原始数据集“按需”进行可选数据后处理速率和光子统计。

由于其出色的空间和光谱分辨能力，CXC 可以用于多种应用，例如：

  • XRF（X 射线荧光光谱）

  • 全场 XRF、FF-µXRF 与多毛细管光学元件

  • 同时进行 XRD（X 射线衍射）和 XRF

  • TXRF（全反射 XRF）

  • 元素映射

  • XANES（X射线吸收近边光谱）/NEXAFS（近边X射线吸收精细结构）

  • GEXAF（放牧出口 X 射线吸收荧光）

  • CT / µCT（X 射线计算机断层扫描）

  • 多色 SAXS（小角度 X 射线散射）

  • 波动 X 射线散射 (FXS)

  • 透射 X 射线成像

  • 劳厄X射线衍射

 

借助基于 pnCCD® 的 CXC，高性能能量分辨 X 射线成像可用于各种实验和实验室条件。可以使用单个相机对广泛的样品进行大量实验。CXC 多功能性的一个有趣例子是它在全场 µXRF (FF-µXRF) 领域的应用。对于这种方法，宽光束 X 射线源照亮整个样品，CXC 使用多毛细管光学器件保持图像的空间相干性。X 射线数据被组装成 X 射线光谱图像，其中完整的 X 射线光谱保存在每个单独的像素处。由此，可以识别元素峰，并且可以形成假彩色元素图像。无需扫描样品即可制作图像，这也消除了聚焦对准带来的所有困难，初级 X 射线束。因此，FF-μXRF 足够灵活，可以对难以用 μXRF 分析的水溶液中的不平整表面、危险或有毒材料和样品进行成像。此外，FF-μXRF 允许在一个视图中检测单个局部集中元素。为了增加 pnCCD 像素尺寸以外的空间分辨率，CXC 可以配备放大多毛细管光学器件。