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TPX3Cam用于納秒光子時(shí)間戳的高速光學(xué)相機(jī)

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TPX3CAM一款高速的時(shí)間分辨相機(jī)，采用了Timepix3 ASIC新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)1.6ns的時(shí)間分辨高速成像，配合MCP或像增強(qiáng)器可實(shí)現(xiàn)對(duì)電子、帶電離子，光子做時(shí)間分辨的成象命成像等應(yīng)用的一款利器。

詳細(xì)介紹

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TPX3Cam用于納秒光子時(shí)間戳的高速光學(xué)相機(jī)

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(cè)量電子和離子。納秒級(jí)的時(shí)間分辨率和數(shù)據(jù)采集速率使我們能夠以特別的方式進(jìn)行測(cè)量。TPX3Cam能夠在400至1000 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)以高量子效率同時(shí)對(duì)超過(guò)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(cè)來(lái)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(duì)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(cè)量和協(xié)方差分析。

TPX3Cam的優(yōu)勢(shì)：

● 增強(qiáng)光敏度的硅傳感器

● 波長(zhǎng)范圍：400 - 1000 nm

● 每一像素同時(shí)檢測(cè)時(shí)間（ToA）和強(qiáng)度（ToT）

● 時(shí)間分辨率1.6 ns，有效幀速率> 500 MHz

● 無(wú)損、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)讀出速度高達(dá)80 Mhits / s

● 置于真空之外的光學(xué)設(shè)計(jì)，使用靈活

離子和電子成像應(yīng)用：

TPX3Cam的應(yīng)用包括飛行時(shí)間質(zhì)譜中離子的空間和速度映射成像; 離子和電子的符合成像，以及其他時(shí)間分辨類型的成像光譜。 TPX3Cam能夠以1.6納秒的時(shí)間分辨率對(duì)離子撞擊進(jìn)行檢測(cè)和時(shí)間戳記，從而可以同時(shí)記錄所有碎裂離子的離子動(dòng)量圖像，并避免探測(cè)器需要對(duì)單個(gè)碎裂離子的門選擇。這種單探測(cè)器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活，并且能夠進(jìn)行高度差分測(cè)量。

在德國(guó)漢堡同步加速器的FLASH光源上用TimepixCam（TPX3Cam的早前型號(hào)）記錄到的CH2IBr的離子飛行時(shí)間質(zhì)譜，這是在用強(qiáng)激光脈沖進(jìn)行強(qiáng)場(chǎng)電離之后獲得的，也帶有飛行時(shí)間質(zhì)譜中每個(gè)峰的相機(jī)圖像。

單光子成像（FEL）：

增強(qiáng)版TPX3Cam可以是單光子敏感的。在這種配置下，相機(jī)與現(xiàn)成的圖像增強(qiáng)器結(jié)合使用。應(yīng)用包括寬視場(chǎng)時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)(TCSPC)成像，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。

TPX3Cam技術(shù)指標(biāo)

傳感器		讀出死時(shí)間	在允許的流量以內(nèi)死時(shí)間為零
材料	增強(qiáng)光敏度的硅傳感器	時(shí)間分辨率	1.6 ns
波長(zhǎng)范圍	400 - 1000 nm	有效幀速	> 500 MHz
檢出限	~1000 photons per pixel hit	像素撞擊死時(shí)間	~1 μs
光學(xué)		讀出模式	數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，采用每個(gè)像素ToA和ToT同時(shí)檢測(cè)時(shí)間和強(qiáng)度
活區(qū)面積	14.1 x 14.1 mm²	讀出模式
成像芯片		外接快門控制	是
類型	Timepix3	外部信號(hào)時(shí)間戳	260 ps
像素尺寸	55 μm	重量	2.2 kg
像素?cái)?shù)量	256 x 256	尺寸(長(zhǎng)x寬x高)	28.5 x 80 x 90 cm³
閾值數(shù)	1	冷卻	空氣冷卻

Amsterdam Scientific Instruments

ASI is a spin-off company from Nikhef, the Dutch research institute for particle physics. The company brings to the market unprecedented detector technologies developed by the joint efforts of the Nikhef institute, the Medipix collaboration (CERN) and the ASI team. The broad experience of ASI’s team in various applications makes ASI products a unique and reliable out of the box solution for industry and research institutions.

ASI’s technology can be used in multiple applications such as:

●Energy resolved X-ray

●Computed tomography

●Fast product-line X-ray inspection

●Electron microscopy

●Mass spectrometry