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衍射前沿 新材料纪元|第十五届全国X射线衍射与新材料学术大会暨ICDD研讨会纵览

第十五届全国X射线衍射与新材料学术大会暨国际衍射数据中心(ICDD)研讨会2024年7月30日,由中国物理学会X射线衍射专业委员会、中国晶体学会粉末衍射专业委员会和国际衍射数据中心等单位共同主办的第十五届全国X射线衍射与新材料学术大会暨国际衍射数据中心(ICDD)研讨会正式落下帷幕,来自各地的X射线衍射与材料研究领域精英学者齐聚一堂,见证了会议主题下X射线衍射与材料分析现有的最新突破,促进了关于X射线衍射方法与新材料研发的前沿对话。大会开幕式X射线衍射技术已经成为科学研究、工程应用等方面不可或缺的测试手段,本会议旨在把从事X射线衍射与材料研究的专家、学者召集在一起,创造交流和合作的平台,总结X射线衍射与新材料分析及相关学科的发展现状,交流新的思想和成果,从而推动X射线衍射与新材料分析及相关学科的发展。近年来,X射线衍射技术(XRD, X-ray diffraction)作为一门强大的材料结构分析方法正朝着更高效、精确、及多场景应用的方向快速发展,持续推动着材料科学研究的边界,其重要性和应用范围在科学研究与工程实践的诸多领域内不断扩展,已经成为探究物质世界微观奥秘不可或缺的利器。众星联恒作为赞助商通过专题报告、技术研讨与现场演示等多种形式展示了公司在X射线衍射技术领域的前沿探索与应用案例,与X射线衍射技术、材料科学领域的专家,共同探讨了X射线的前沿应用和挑战。1 技术工程师李朝洋作会议报告在大会主会场,众星联恒的技术工程师李朝洋为我们介绍了由 捷克 ADVACAM s.r.o. 公司设计制造的混合像素探测器: MiniPIX 的技术背景与发展历程,分析了 MiniPIX 在粉末 XRD、X射线残余应力、EDXRD 中的技术优势,展示了国内外知名衍射仪、应力仪制造商的公开实测数据,并展示了在搭载 MiniPIX 后,仪器整机的信噪比、测样速度、分辨率都得到了显著提升。混合光子计数探测器MiniPIX在XRD分析领域的创新应用与进展2 在众星联恒展开的头脑风暴       在众星联恒展位,来自不同科研机构、高校以及行业领先企业的专业人士络绎不绝,并与我们团队展开了深入且富有成效的对话。讨论焦点集中在X射线衍射技术的前沿进展,特别是如何通过部件创新来提升衍射仪的整体性能。‍‍‍‍通过本次交流,我们不仅收集到了宝贵的市场反馈与技术需求,也为后续产品的开发与服务升级指明了方向。这样的机会不仅巩固了我们在X射线衍射技术领域的行业联系,更是让我们与X射线与材料分析领域的各位精英携手同行,共绘未来材料科学与工程技术发展的宏伟蓝图。众星联恒科技有幸参与到第十五届全国X射线衍射与新材料学术大会暨国际衍射数据中心(ICDD)研讨会。此次盛会不仅汇聚了材料科学领域的顶尖学者与行业精英,还为我们提供了一个展示最新科技产品、技术应用的舞台。参与这样的顶级学术盛宴,无疑激励着众星联恒在钻研如何提升国内X射线仪器设备与服务进展的道路上不断前行。此次参与全国X射线衍射与新材料学术大会,对众星联恒而言,不仅是展示过去我们所取得的成果,更是开启未来合作与创新旅程的重要里程碑,我们深感荣幸并期待在未来继续为全球X射线与材料科学的进步贡献力量,期待下次再会!INTRODUCTIONADVACAM s.r.o.捷克 ADVACAM s.r.o. 公司致力为多学科交叉业务领域提供从硅传感器制造、微封装加工到光子计数探测器的  X 射线成像全产业链解决方案。探测器团队源自捷克理工大学实验及应用物理研究所,核心技术特点是其混合光子计数X射线探测器(应用  CERN 的 Medipix/Timepix 系列芯片)没有缝隙(no Gap), 因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、中子成像方面有极其突出的表现。其半导体芯片团队源自芬兰 VTT 技术研究中心,在传感器研发、加工,晶圆焊撞和倒装焊接等领域拥有 30 多年的经验。北京众星联恒科技有限公司作为捷克 ADVACAM 中国区总代理,为中国客户提供所有产品的售前咨询,销售及售后服务。始终致力于为广大科研用户提供专业的 EUV、X 射线产品及解决方案。如果您有任何问题,欢迎联系我们进行交流和探讨。

企业动态

2024.08.02

MiniPIX多功能探测器用于提升基于罗兰圆几何的X射线吸收精细结构谱仪性能

X射线吸收精细结构谱学(XAFS)是一种重要的材料表征方法,通过X射线吸收、荧光发射等可以获得材料的元素种类、价态及配位结构等组成结构信息。早期的高分辨X射线吸收精细结构谱(HR-XAFS)测试主要依赖于单色性好、亮度高、连续能量可调的同步辐射光源,这极大地限制了XAFS在各领域的广泛应用。近年来,随着实验室X射线光源、高质量弯晶及X射线探测器等X射线核心元器件的发展,基于罗兰圆几何、非扫描von Hamos几何等的实验室X射线吸收精细结构谱仪也开始出现,并已成功应用于多个学科领域[1]。尽管如此,高能量分辨率和高探测效率仍然是实验室X射线吸收精细结构谱仪不断追求和发展的方向[2-4]。图1 基于罗兰圆几何(左图)和von Hamos几何(右图)的实验室X射线吸收精细结构谱仪原理。今天我们将介绍基于MiniPIX的光子计数、像素化X射线探测器(或混合像素X射线探测器)在罗兰圆几何的X射线吸收精细结构谱仪中的应用及其对谱仪性能的提升。在罗兰圆几何的扫描系统中,所有的晶体点阵面被弯曲成曲率半径为2R的圆弧,高功率的X射线源、分光晶体和探测器分别放置于半径R的罗兰圆周上,X射线经球面分光晶体单色并聚焦于探测面,通过转动分光晶体到罗兰圆上不同位置,可以得到不同的入射角度,探测器在相应的聚焦位置就可以探测到不同能量的X射线。这种单色光入射测试的优势在于可以获得高能量分辨率的光谱数据。但实际上,X射线源的尺寸、分光晶体的达尔文宽度以及及系统的几何像差等都可能导致罗兰圆几何系统的能量分辨率恶化[2]。传统应用于该几何系统中的硅漂移(SDD)探测器的能量分辨率通常可以达到100 eV以上,根本无法甄别由系统几何像差引起的分辨率的能量展宽。具有像素化特点的光子计数像素化X射线探测器是一类新兴的X射线探测器,具有无噪声、高效率和单光子探测的特点,能够实现对X射线能量、位置和时间信息的采集。由于光子计数像素化X射线探测器的单个像素尺寸对应的能量带宽是远小于罗兰圆几何像差导致的能量展宽的,因此将其应用于罗兰圆几何的谱仪系统中,通过能量步进扫描的方式,可以建立探测器单个像素和能量带宽的对应关系。在实际实验测试时,如果只针对探测面上沿分光晶体子午方向的中心单排像素阵列进行光子计数,理论上是可以极大提高罗兰圆几何谱仪的能量分辨能力。为了印证这一理论猜想,2005年Huotari等人在欧洲同步辐射(ESRF)ID16线站上搭建了一套罗兰圆几何的X射线谱仪,在近背散几何(入射的布拉格角近90°,此时约翰几何的像差最小)的情况下,使用基于MediPIX2芯片的混合光子计数探测器对单色聚焦的光子数目进行采集[2]。实验测试结果如图2所示,可以看到,采用单排像素阵列计数(PSD)得到的分辨率测试结果明显优于所有像素阵列积分(PISD)得到的测试结果。图2 左图为罗兰圆几何谱仪系统中几何像差的产生原理。右图为采用光子计数像素化X射线探测器对单排像素阵列计数(PSD)和所有像素阵列积分(PISD)得到的分辨率测试的谱图[2]。为了进一步探索这种光子计数、像素化X射线探测器对实验室X射线吸收精细结构谱仪系统能量分辨率的影响,2021年来自赫尔辛基大学的Zaka博士及其研究团队首次将ADVACAM公司提供的基于TimePIX3芯片的MiniPIX探测器应用于实验室罗兰圆几何的X射线吸收精细结构谱测试,并对比分析了使用和未使用像素色散补偿机制两种情况下几种含铁材料的光谱质量,结果如图3所示[5]。从这几组对比的光谱数据结果可以看出,尽管未经处理的原始光谱数据已经能够区分出材料中不同价态的Fe的能量吸收边位置,但和同步辐射测试的数据结果相比,光谱表现出明显的能量展宽,难以满足更高能量分辨(尤其是混价金属)的实验测试需求。相比之下,经像素色散补偿处理的光谱数据,由于极大消除了由光源尺寸、系统几何像差等引起的能量展宽,光谱的分辨率得到显著提升。图3 采用MiniPIX探测器在实验室X射线吸收精细结构谱仪上采集的不同含Fe材料的光谱数据。黑色点线为原始数据,红色点线为经像素色散补偿处理的数据,蓝色实线为同步辐射的测试数据[5]。MiniPIX探测器使得XAFS-CT联合系统成为可能多种分析技术联用是当前材料分析表征重要的发展方向,多种方法相互融合能够使材料表征趋向快速、准确、简便和自动化。在罗兰圆几何的扫描系统中,通过调整不同元素吸收边缘的入射X射线能量,采用混合光子计数探测器可以将CT与XAFS技术联用获得材料元素在2D或3D图像中的化学映射。2023年赫尔辛基大学的研究小组将MiniPIX混合光子计数探测应用于罗兰圆几何的成像谱仪,通过在元素不同吸收边能量下采集并剪影得到了不同价态的硒物种(Se、Na2SO3和Na2SO4)在PMMA材料中的分布图像,如图5所示。可以看到,得益于MiniPIX探测器无噪声和对X射线探测高灵敏度的特点,在非常短的时间内便可获得高质量的成像和光谱数据。图4 XAFS-CT联用系统的光路结构示意图(左图)和实物照片(右图)。图中应用了基于TimePIX芯片的MiniPIX探测器[5]。图5 采用MiniPIX探测器在不同吸收边能量条件下采集并剪影得到的不同价态硒物种(Se、Na2SO3和Na2SO4)的3D可视化(左上图)和2D分布(下图)图像及Se的K边吸收光谱图(右上图)。单个图像采集时间为100s[6]。众星联恒小课堂光子计数、像素化X射线探测器(或混合像素X射线探测器)的基本结构、原理和工作模式关于多功能Minipix探测器春光熹微,活动来袭~MiniPix光子计数X射线探测器踏青而来,现货已入库。静待与您一同解锁未知,探索科研的无尽边界!掌上光子计数X射线探测器MiniPIX 预约试用关于AdvacamAdvacam S.R.O.源至捷克技术大学实验及应用物理研究所,致力在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像相机和X射线成像解决方案。Advacam最核心的技术特点是其X射线探制器(应用CERN Timepix、Medipix芯片),没有拼接缝隙(No Gap),因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、艺术品鉴定及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam与NASA(美国航空航天局)及ESA(欧洲航空航天局)保持长期良好的项目合作关系。2021年,spin off子公司Advascope专为电子显微镜EM应用提供定制化粒子探测系统。北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司中国区的总代理,也在积极推广Timex / Medipix芯片技术,并探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用,目前已有众多客户将MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台MiniPIX样机,及WidePIX 1*5 MX3 CdTe的样机,我们也非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们,我们可以一起尝试做更多的事情。 内容   β·GONG 编辑   凯尔西  参考文献[1] Zimmerman, P., et al., Modern X-ray spectroscopy: XAS and XES in the laboratory. Coordin. Chem. Rev. 423, 213466 (2020).[2] Huotari, S., et al. Improving the performance of high-resolution X-ray spectrometers with position-sensitive pixel detectors. J. Synchrotron Rad. 12, 467–472 (2005).[3] Honkanen, A. P., et al., Improving the energy resolution of bent crystal X-ray spectrometers with position-sensitive detectors. J. Synchrotron Rad. 21, 762–767 (2014).[4] Genz, N. S., et al., Operando Laboratory-based X-ray AbsorptionSpectroscopy: Guidelines for Newcomers in the Field. Chemistry-Methods 4, e202300027 (2024).[5] Zaka, A. et al. Energy resolution improvement of a laboratory scale X-ray absorption spectrometer using a position-sensitive detector. Finland, University of Helsinki (2021).[6] Honkanen, A. P., et al., Monochromatic computed tomography using laboratory-scale setup. Sci. Rep. 13, 363 (2023)

应用实例

2024.08.02

丹佛集结令·X射线科学前沿研讨会|DENVER X-RAY CONFERENCE

夏2024会议介绍丹佛 X 射线会议 (DXC) 从最初在丹佛大学校园内只有 35 名与会者,到如今成为国内外公认的年度盛会,DXC 作为包含 X 射线荧光和衍射在内的一般 X 射线分析领域领先的年度论坛,今年将迎来它的第 73 周年。作为世界上最大的 X 射线会议,与会者可以参加有关 XRD 和 XRF 最新进展的会议。由专家主持,就 X 射线荧光和 X 射线衍射技术在材料研究中的许多实际应用提供培训和教育,DXC 提供独特的培训、教育和应用课程,包括 X 射线分析的最新技术和未来发展。从 "成像新方法 "到 "世界的 TXRF",从 "火星上的 X 射线 "到 "当前和下一代同步加速器的成像",从 "X 射线防护 "到 "矿物与宝石",DXC 对于研讨领域的涵括不一而足。 本次DXC安排了自 2024年8月5日 至 9日 ,为期共 5天 的会议日程。众星联恒重要的合作伙伴:来自美国的X射线分析仪器公司 XOS,来自于美国的 Tibidabo Sientific (德国科研级CCD相机制造商 greateyes GmbH 母公司),还有来自加拿大的创新X射线成像技术解决方案提供商KA Imaging,将作为展商参加本次会议,展现他们在X射线领域的最新成果与技术实力。夏2024合作展商介绍XOS在科学研究、半导体和电池制造、制药和其他行业,XOS 是元素分析领域的全球领导者,其提供的解决方案有助于推动创新、确保合规性并提高客户效率。XOS 先进的光学元件和 OEM 子系统可以提高精度、速度和空间分辨率,同时有助于减小仪器的尺寸、复杂性和成本。专家们选择 XOS 的应用领域非常广泛,包括微量分析、电镀测厚、法医和高分辨率元素绘图。KAimagingBrilianSeTM  X 射线探测器采用 8 um 像素,具有高空间分辨率和高探测量子效率 (DOE) 的独特组合,能量最高可达 120 kev。这种组合可在低通量和高能量条件下实现高效成像,还能增强基于传播(无光栅)的相位对比度,从而提高低密度材料成像时的灵敏度。InCiteTM  3D X 射线显微镜具有相位对比成像和微型 CT 功能,是首个采用 BrillianSe TM 技术的商用 X 射线 CT 系统。Tibidabo SientificTibidabo Sientific是科学和医学研究、生命科学、农业、回收利用、航空航天、国防和安全以及工业市场等领域先进技术的全球领导者。其旗下的 greateyes 公司成立于2008年,以德国柏林洪堡大学的技术为基础,迅速发展成为国际知名的先进探测器生产企业。其科研与工业客户群体己遍布多个国家。greateyes开发、 生产并销售高性能科学级CCD相机。其作为精确探测器,广泛应用于成像与谱学应用领域。同时greateyes公司也生产用于太阳能产业的电致荧光与光致荧光检测系统。夏2024会议议程PART A. 研讨会Monday AM workshops  9:00 a.m. – 12:00 p.m. Introduction to Machine Learning for X-ray Analysis - Part 1Sample Preparation for XRDNon-ambient XRDBasic XRFMonday AM workshops  1:30 p.m. – 4:30 p.m. Introduction to Machine Learning for X-ray Analysis - Part 2Practical Microcomputed TomographyXRF of Layered StructureQuantitative XRFTuesday AM workshops  9:00 a.m. – 12:00 p.m. Machine Learning and Autonomous for X-ray Diffraction: An "Unconference" - Part 1X-ray Sources and OpticsSample Preparation for XRFMicro XRFTuesday PM workshops  1:30 p.m. – 4:30 p.m. Machine Learning and Autonomous for X-ray Diffraction: An "Unconference" - Part 2Stress Analysis2D DetectorsXRF Trace AnalysisPART B. 海报发表Poster Sessions 5:30 p.m. – 7:00 p.m.Monday XRD Poster SessionTuesday XRF Poster SessionPART C. 口述报告Wednesday AM Session Plenary Session: Bio-Medical lmagingWednesday PM Session New Developments in XRD &XRF InstrumentationStress and Texture AnalysisRietveld and PDF ApplicationsQuantitative Analysis of XRFThursday AM Session Mining, Recycling, and Sustainable MaterialsGeneral XRD-Part 1Cultural HeritageTrace AnalysisMicro XRF and Synchrotron ApplicationsThursday PM Session Bio-MedicalGeneral XRD-Part 2Non-ambient MeasurementsGeneral XRFFriday AM Session Machine Learning Techniques in X-ray AnalysisEnergy Materials CharacterizationIndustrial Applications of XRDIndustrial Applications of XRF诚邀各位老师关注丹佛X射线会议(DXC 2024),丹佛即将迎来X射线领域的思维碰撞和学术盛宴。若老师们对X射线领域的最新研究、技术进展感兴趣,欢迎随时联系我们或访问官网(https://www.dxcicdd.com/)以获得更多讯息。携手志同道合者,揭开科学新篇章。期待您的足迹,共绘科研新图谱!免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

企业动态

2024.07.31

变革中成长,探索中前行

在全球化与科技加速革新的时代,X射线技术作为科技领域的重要组成部分,正以其独特的优势和广泛的应用场景,在多个行业中发挥着日益显著的作用。自成立以来,众星联恒便专注于X射线/EUV核心部件领域,我们始终坚守创新精神和技术驱动的核心价值观,积极应对市场挑战,紧跟全球经济脉搏,努力在激烈的竞争环境中保持领先地位,促进科技与经济的有机融合。跨界对话,融合创新基于这一愿景,我们开启了一场意义非凡的年中培训之旅。今年除公司内部各部门培训外,我们还有幸邀请到了来自学界及产业一线的8位专家,共同探讨了产业的前沿技术、市场动态、机遇与挑战,以及风险管理等关键议题。这些宝贵的分享,不仅让我们对X射线技术有了更深入的理解,也让我们对经济趋势的微妙变化有了更敏锐的洞察。这不仅是一次知识的盛宴,更是一次思想的碰撞和智慧的交融。现场直击  报告回顾:探索不可视世界—X射线成像技术国科温州研究院 胡秋红教授基于多毛细管微焦点光源的实验室二维X射线衍射仪的研制及其在高分子材料研究中的应用中国科学院长春应用化学研究所 张吉东研究员新形势下的行业变局与投资机会四川发展弘科股权投资基金管理有限公司投资总监 陈伟XAFS的发展和应用中国科学技术大学国家同步辐射实验室 姜政教授各向异性纳米药物载体复旦大学化学系 李晓民教授粉末衍射基础及常见应用苏州伊凡智通仪器科技有限公司CEO 杨宁博士激光加速的超强束流及应用上海交通大学物理与天文学院 陈黎明教授科技成果转化公司的法律保障成都理工大学企业服务与特殊资产处置研究中心执行主任 高君宇博士跨界融合的交流,让我们在不同领域之间架起了理解与合作的桥梁。我们相信,这种交流方式能够为我们的未来发展注入源源不断的活力,让我们在技术、市场、管理等多个方面实现创新和进步。一日洞见,受益匪浅,也让我们对未来有了新的思考与期待。我每一次团队的跨越,不仅是对未知领域的自由探索,更是对彼此信任和支持的团结协作的和谐奏鸣。于是受青山盛邀,与旷野邂逅,我们以团队之名,踏上了今夏的旅程。草原露营:星空下的自由颂歌我们选择了草原,这片自由的土地,作为我们团建的起点。在星光的照耀下,我们搭建起帐篷,围坐在篝火旁,我们的声音,随着夜风飘荡,与草原的呼吸融为一体,回荡在这片宁静而和谐的世界里。高山之颠:遇云,遇雾,遇晨曦与暮色在自然的怀抱中,我们畅谈理想,享受生活,更加热爱我们的事业和团队。随着星光渐渐淡去,我们的年中培训与团建之旅也悄然落下帷幕。在这段时间里,我们不仅在知识的海洋中遨游,更在团队的熔炉中锻造了更深的默契与信任。我们共同探讨了X射线技术的未来,洞悉了市场的脉动,学习了如何在变化中寻找机遇,在挑战中实现自我超越。每一次深入的讨论,每一次思想的碰撞,都让我们的视野更加开阔,让我们的策略更加精准。现在,我们站在新的起点上,准备迎接未来的挑战。众星联恒的每一步成长,都离不开每一位成员的努力和贡献。我们珍视团队中的每一份力量,每一份才华。因此,我们诚挚地邀请那些渴望在自由与创新中成长,愿意与我们一起迎接挑战、探索未知的伙伴,加入我们,与我们一起:在自由的土地上播种希望在创新的海洋中扬帆远航在团队的星空下共同闪耀

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2024.07.31

预算1500万欧元的激光驱动X射线光源-XProLas项目-推动动力电池的性能改进

图一 时域脉冲压缩实验室装置  图片:TRUMPF Scientific Lasers01XproLas项目简介XProLas是德国联邦教育与研究部资助的一个研究计划,旨在利用激光驱动的X射线源的能力,彻底改变电动汽车电池的研发过程。该项目将开发一种结构紧凑的、实验室级别的高亮度下一代激光驱动的X射线源和演示系统,以改善电池的耐用性及性能。电池制造商可以用它来生产现场来进行电池测试,从而加快电池的研发速度并降低成本。目前,行业研究人员必须在机时非常宝贵且极难获取的同步加速器设备上对电池内部的化学过程进行可视化观察,以了解反复充电循环如何影响电池的物理结构,以及随着时间的推移电池容量如何降低。XProLas项目简执行时间2024年1月1日 – 2026年12月31日,共计三年XProLas项目团队此研究团队目前由七家公司和三个学术研究机构组成。分别是:德国通快(TRUMPF公司):拥有新型高功率、超短脉冲激光系统,其激光参数创世界纪录,将成为未来X 射线源的泵浦前端;值得一提的是目前ASML最先进的极紫外EUV光刻机的前段泵浦激光器也是通快公司提供。BASF和 Cellforce:提供用于测试的电池材料及组件;德国 Ushio 公司和 Excillum公司:提供以用于产生X 射线靶材;Bruker和Viscom 公司:负责系统集成、建造及 X 射线应用;戈特弗里德·威廉·莱布尼茨汉诺威大学以及位于Aachen 和 Jena的Fraunhofer研究所:学术项目开发基地。项目技术方案及指标根据披露的有限信息,该团队将使用飞秒激光驱动液态金属流((通常是Ga、In或Sn等金属)相互作用)的方式来生产高亮的X射线二次辐射源。如下图二,相对论强度(约10^18W/cm2或更高)的激光与金属靶材相互作用时,先打出低密度等离子体,然后激光继续将能量沉积到等离子体中,提高等离子体密度,获得大量的热电子。同时,激光会先在靶表面会形成一个极高电场梯度的电场,对热电子进行加速,热电子和靶进行碰撞后,实现能量的转换,辐射出超快壳层辐射,产生的X射线通常有百飞秒量级的脉宽,光谱方面包括了金属的特征辐射线和韧致辐射。图二 激光器驱动X射线源原理XProLas项目负责人Torsten Mans说到,所计划建造的射线源,与目前的技术水平相比,它的亮度要高出大约一个数量级。但值得认识的是,此光源的亮度仍将大大低于同步加速器产生的亮度,比除同步加速器之外的目前所能获得的X射线亮度高10倍-即是10^11 到10^12ph/s/mrad2/mm2/line.技术挑战Mans表示,要实现XProLas项目的目标,团队必须解决几个科学和技术挑战。为了实现这一目标,TRUMPF 计划首先使用一个平均功率为千瓦的激光源,其脉冲持续时间为皮秒级别,但这对于产生相对论强度来说太长了。因此,将计划增加一个Herriott型时域脉冲压缩系统,这是一种光谱展宽技术(如图一、三),可以产生更短的脉冲持续时间。图三 脉冲压缩室中的光束路径,通过气体介质肉眼可见及其原理图Mans解释说,“随着激光技术的进步,我们需要创造相对论强度(约1018W/cm2或更高)的激光源来加速靶材料内部的电子。同时,我们将在千瓦级平均功率水平上完成这项工作,这在以前从未有过,所以这是一项科学挑战。他补充说,使用脉冲激光器产生X射线源是一种独特方法,研究团队可能会因此遇到与脉冲激光器以及探测器相关的诸多技术问题。另一个面临的挑战是靶材的研发。在相对论强度和千瓦级的平均功率的激光器作用下,靶材料会立即蒸发。Mans解释到,“靶材料的蒸发会随之会带来严重的污染问题,因此需要保护好聚焦光学元件和和使得激光进入靶室和X设出射的窗口”,“此外,光束定位也是个大问题。需要有个非常稳定的液态金属表面,而它会被100kHz重复频率的高平均功率激光所干扰。”此外,对于X射线的众多应用而言,开发能够充分利用高亮度的新型 X 射线光学元件,也是一项技术挑战。“因此,在供应链的每一个环节,都存在着巨大的挑战。但我认为XProLas项目团队非常优秀,每个人都非常有信心解决自己的那部分技术问题。”Mans总结说,“不可否认的是,XProLas仍然是一个高风险的研究项目。”不仅仅限于电动汽车电池测试虽然 XProLas 项目最初侧重于电池生产中的应用,但它也可扩展到其他应用。例如可用于需要更精细分辨率的药物研发,以及寻求优化生产流程的半导体制造。此外,通过向制造商提供紧凑型X射线源,该项目会将传统上仅限于同步加速器进行的实验转移到各个公司的实验室,研究人员可以在这些实验室中以很小的规模和成本进行深入分析,从而加快创新步伐。参考信息:https://www.laserfocusworld.com/laser-processing/article/14310544/trumpf-inc-enabling-better-ev-battery-technologyhttps://www.photonikforschung.de/projekte/lasertechnik/projekt/xprolas.htmlhttps://www.desy.de/f/students/2018/reports/XiaoweiGe.PDF 审核   凯文 编辑   小乔免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

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2024.06.24

全球光谱盛会,欧洲X射线光谱学会议 - EXRS 2024

自1984年在瑞典哥德堡成功创办以来,欧洲X射线光谱学会议(EXRS)已逐渐成为全球X射线光谱学领域科学家们的传统交流平台。该会议聚焦于X射线光谱技术及其多种应用,包括X射线荧光、粒子诱发X射线发射、电子探针显微分析、X射线吸收光谱学、微型计算机断层扫描等领域,及其跨学科应用,覆盖材料科学、化学、辐射物理学、医学、生物学、环境科学、文化遗产保护、技术及工业等多个广泛的研究范畴。EXRS不仅是基础研究与应用成果展示的生动论坛,更为与会者提供了探讨最新理论、实验及应用进展的宝贵机会,促进了世界各地科研人员的交流合作,共享学术成果,相互学习进步。大会主题 Scientific TopicsInteractions of X-rays with matterX-ray Fundamental parametersQuantification, simulation, and modellingX-ray sources, optics, detectors, and high-resolution set-upsX-ray absorption and emission spectroscopyTXRF, GIXRF and GEXRF techniquesSynchrotron imaging techniques with nano- and micro-beamsPIXE, EPMA, XRD and complementary techniquesApplications in cultural heritage, biology/health, environment, nano-technology, energy materials, electrochemistry,industrial productionEXRS会议议程丰富多彩,包括由顶尖科学家带来的主题演讲、参会者的口头报告和海报展示环节,以及由赞助商呈现的技术展览和专题讲座,全方位展示了X射线光谱学的前沿动态与技术创新。我们的合作伙伴来自美国的X射线分析仪器公司XOS及来自德国的HP-Spectroscopy,也作为赞助商鼎力支持本次会议,并将在会议期间发表报告,分享其在X射线领域的最新研究成果和应用介绍。11B-INST(XRS instrumentation: New Developments)INST-13: Ning Gao5 Most lmportant Things to consider when Choosing an X-Ray Source to Pair with a Polycapillary Optic5B-NCI (New Commercial Instrumentation)HP spectroscopy: Jens RauschenbergerLab-based XAS tools expanding their range of application.在此,我们诚挚地预祝即将召开的欧洲X射线光谱学会议(EXRS)圆满成功,愿这一盛会进一步激发全球科研人员在X射线光谱学领域的创新思维与合作精神。我们满怀期待地迎接每一位参会者的精彩报告,相信通过各位专家、学者的深入交流与智慧碰撞,必将为该领域的发展注入新的活力与洞察。 文案   Yee 编辑   Yee免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

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2024.06.24

浅述X射线光源的发展历程

自有人类以来,眼睛这一器官让我们得以探知波长大约为380~700nm范围内的光/电磁波,并将其定义为可见光。十九世纪,人类陆续发现了更多的光/电磁波--红外线,紫外线,无线电波,微波,以及X射线。极大地丰富了我们对世界的认知与观察手段。一般而言,对于宏观结构的探测,主要看波与物质之间的反射/投射/吸收等特性;而基于或限于衍射的微观尺度探测,则需波长与所需探测尺度相当的电磁波;而对于物质性质的谱学探测,则应考虑物质性质对应的能量与探测光的光子能量在同一个水平。图1X光在电磁波谱中的位置;摘自“https://www.chemistryviews.org/details/ezine/5283841/The_Electromagnetic_Spectrum/”作为1895年由伦琴所发现的X射线(又名伦琴射线),自被发现以来就因其与物质作用的散射截面小,穿透性高,被用作物质内部结构的成像与探查,为工业与医学发展做出了贡献。其波长与原子间距相当,在布拉格衍射这一现象发现之后,X射线就成为了探测晶体结构的重要手段。其能量与原子内层电子能级相当,基于X射线谱学的多种实验方法,可用来分析元素种类/价态/配位/电子分布等信息。这一神秘的电磁波一直引领着人类探索微观世界的脚步,从初代X射线管到同步辐射光源,直至现今的自由电子激光器,X射线光源的每一次进化,都是科技与人类认知的一次飞跃。X射线源的发展图2X射线产生装置发展概览(摘自Excillum)X射线被人类认识到的短短近130年里,X射线的发生装置发生了丰富多样的变化。这其中伴随着我们对X射线及其发生机制的认知,电气控制技术的发展,探测方法和硬件的发展,实验方法与系统对光源的需求等等。本文主要讨论实验室里/日常工作所使用的获得X射线的方法,即在真空环境中使用高速电子流轰击靶材。暂不讨论同步辐射,自由电子激光等大型科研平台。X射线管主要由产生电子束的阴极,接受电子束轰击的阳极,以及其他辅助部分组成。图3早期玻璃球管阴极电子发生装置电子可以通过三种主要方式产生。这包括光电效应、热电子发射和冷阴极电子发射。利用光电效应产生的电子作产生X射线光源在实验室并不常见,最大的用途还是属于同步辐射与自由电子激光等大型平台,比如利用种子激光轰击光阴极材料得到可继承其相干性与时空结构的光电子束。自X射线诞生之初,电子发射通过我们现在称为冷阴极或电放电管来实现的,例如Crookes管,这类管子大约在1870年被发明,伦琴本人就是在1895年使用此类管子的过程中意外发现了X射线。有趣的是,冷阴极是指此类管子可以“冷启动”,并不意味着它在低温下运行。这个术语被发明,只是为了区别Coolidge于1913年发明的热阴极管的工作模式。热阴极管需要先将灯丝(一般多用钨)加热到一定温度才能产生电子束,但其比需要克服较高材料表面势垒才能产生电子束的冷阴极,有着更稳定更高功率的电子输出,被发明以来迅速成为了市场主流,目前市面上绝大多数X射线管都属于热阴极管。图4飞利浦SRO33TM 100型光管的热阴极近照冷阴极管虽然因早期功率难以提升配排挤出了市场,但随着材料的发展(碳纳米管等)和技术的进步(基于微纳结构的场发射FE技术),使其发射效率与功率得到了提高。且冷阴极本身拥有不需要额外加热,可产生脉冲型电子束等特点。这使得冷阴极管成为目前不少科研单位和仪器厂商的研发方向。目前,在其他类似需要阴极电子发生装置的其他设备,特别是电镜/电子探针等更重视测量精度的仪器中,冷阴极/场发射方式因其可控性/电子能量单色性/空间相干性更好等特点,已经成为高端产品的标配。图5飞利浦以PCVD法生产的碳纳米管材料的电子场发射端阴极聚焦基于早期的Crookes光管结构,最早由德国汉堡的Mueller发明了阴极电子聚焦系统,使得电子束从在真空中自由传播变为了受电磁场约束更精准的轰击到靶材上,提高了X射线成像的分辨率。也为后来的X射线谱学打下了基础。现在,随着离子光学的发展,我们已经有微米-纳米级别聚焦的实验室X射线源。与此同时,不断发展的电子束聚焦技术,以及对光通量的追求,挑战着阳极对更高密度电子束的承受能力与散热设计。图6早期的Coolidge型光管的凹形聚焦帽(左),来自GE;以及线聚焦器件(右),来自Mueller,后被飞利浦收购。阳极电子发生装置阳极靶材最初的X射线管非常简陋,阳极通常采用重金属如铂或金制成,因为它们能承受电子撞击产生的热量,但效率相对较低。在X射线管的初期应用中,铜和铁曾被作为阳极材料,但由于其较低的原子序数,产生的X射线大多是能量较低的特征线,因而在需要高穿透的X射线成像领域表现欠佳。钨具有高熔点和高原子序数的特点,使得它成为理想的X射线管阳极材料。由于钨能更有效地转换电子动能为更具穿透能力的X射线,并且能耐受更高的功率负载,因此逐渐成为医学与工业成像的标准配置。与此同时,Cu靶与Mo靶X射线源,由于其特征辐射波长契合相关材料的晶体结构常数,常常分别被用于有机物和无机物的晶体结构检测;而Rh靶或Mo靶的X射线源在做XRF检测中常会带来更高的灵敏度;精细结构吸收谱选择X光管靶材时则需在其测试能量范围避开特征线的干扰;做宇宙X射线探测/成像的模拟实验时,则需要与宇宙X射线相近的特征X射线(如Al靶等低Z材料)。固态靶,转动靶与液态靶固态靶指X射线管中静止不动的固体阳极材料,即使使用了熔点较高的钨作为阳极,也受到热导的限制不能承受过高的电子功率。为了解决这一问题,一方面加强阳极的热导能力,从在石墨上镀靶材,到目前最常用的在导热更好的铜上镶嵌阳极靶材,然后最新的以导热性与导电率更好的金刚石作为基底材料镶嵌靶材;另一方面,加强了阳极后端的散热能力,从加装散热片,到主动风冷,到引入水冷/油冷管路。图7西门子固态靶光管(1942)ERG 80 ö 带铜基底与散热片尽管固态靶在不断发展,但总体而言在功率与功率密度上难以赶超上同一时期同一技术水平转靶光源。即使如此,因其结构简单,维护方便,输出稳定,在需要长时间稳定光源输出的领域以及空间有限的系统中仍然占据着重要地位,比如X射线分析仪器(XRF,XRD)以及牙科成像与C臂机等医疗设备。1920年代,旋转阳极X射线管被发明,以高速旋转的阳极靶面分散电子轰击产生的热量,又同时保障X射线发光点在空间位置上的固定,解决了固定阳极因局部过热而熔化的难题,显著提高了X射线管的工作负荷能力。图8(左)转动靶光管结构示意图;(右)西门子Opti 150 30 50 光管,包含石墨基底的转动靶阳极与固态靶的发展类似,转动靶也经历了从单一靶材到(靶材+高导热基底)复合靶的历程,并应用多种散热方式,以不断提高X光功率/功率密度。图9(左)第一台工业化转靶光源(Varian)及其轴承上的散热片结构(右)由三层金属组成的飞利浦Trinodex复合转靶盘20世纪以来,液态金属流X射线管作为一种新型技术在商业上得到了应用。这种X射线管摒弃了传统的固体靶材,转而采用液态金属喷射流作为靶面,不断刷新的液态金属靶,它成功地突破了当下传统靶材因热负荷限制而导致的性能瓶颈。使其成为X射线衍射类与显微成像等关键指标为光源辉度(Brilliance)而不单纯是功率的应用中展现了极大的优势。图10 来自瑞典Excillum的液态金属流光源,带有液态合金靶材喷射与回收系统小结CONCLUSION随着材料科学、微电子技术和制造工艺的进步,将持续推动X射线管性能的飞跃,催生更高效、精确的探测工具。同时,科研界与工业界对实验方法的不断革新、对测试精度与效率的追求日益增长,将为X射线管的发展设定新的航向。这些需求不仅会推动X射线管向高灵敏度、高通量的方向发展,还将促进其智能化、自动化水平的提升,以适应未来科学研究和工业应用的多元化需求。 文案   omega·李 审核   凯尔西 编辑   凯尔西

参数原理

2024.06.24

实验室X射线相衬成像研讨会

随着不同技术的采用,X 射线相衬成像已实现从同步加速器到实验室的转移,例如同轴相衬成像、光栅干涉测量、泽尔尼克相衬和边缘照明等。新型高性能实验室X射线光源的出现对该领域的发展产生了重大推动作用。本次研讨会旨在召集致力于技术开发的研究群体以及最终用户,来讨论实验室X射线相衬成像已取得的进展、当前挑战和未来方向。会议日程2024年7月17日  星期三上午10:30 – 10:40OpeningWelcome to the Workshop10:40 – 11:10Spectral and phase-contrast imaging with a compact multimodal imaging systemLuca Brombal11:10 – 11:30Speckle-based imaging (SBI) is an  X-ray phase-contrast imagingVittorio di Trapani11:30 – 11:50The Ghent University Centre for X-ray TomographyMatthieu Boone11:50 – 12:10Speaker TBCMore information will be available shortly12:10 – 12:30Title TBCMartin Bech12:30 – 12:50Lab based micro and nano-tomography of plants and human tissueRajmund Mokso12:50 – 13:30LunchGeneral下午13:30 – 13:50The ALLS Betatron X-ray beamline: toward a stable and high brightness laboratory sourceSylvain Fourmaux13:45 – 14:45EPAC: A new UK high power laser facility for applicationsDan Symes14:10 – 14:30Ultrafast X-ray sources driven by femtosecond lasers at the Extreme Light Infrastructure (ELI) Beamlines facilityUddhab Chaulagain14:30 – 14:50Challenges and Perspectives of in toto and in vivo Small Animal Imaging with Synchrotron RadiationTilo Bamubach14:50 – 15:10Quantitative X-ray imaging – towards material-specific numbers from imagesJulia Herzen15:10 – 15:30Propagation-based approaches to dark-field x-ray imagingKaye Morgan15:30 – 16:00Coffee BreakGeneral16:00 – 16:20High-resolution phase-contrast laboratory bioimagingHans Hertz16:20 – 16:40From Speckle at the synchrotron to modulation-based imaging using conventional sources: a simple method to transfer phase-contrast and dark-field imagingEmmanuel Brun16:40 – 17:00Speaker TBCMore information will be available shortly17:00 – 17:203d virtual histology with advanced laboratory radiation: from instrumentation and phase retrieval to biomedical applicationTim Salditt17:20 – 17:40Flexible Edge illumination based imagingJan Sijbers17:40 – 18:00Closing remarksGeneral18:00 – 20:00Poster Session, Exhibition and ReceptionGeneral

企业动态

2024.06.24

基于8μm高分辨率非晶硒探测器的科研级相衬微米CT

在传统的微米CT中,检测生物组织,聚合物薄膜或纤维复合物等轻质样品时常常会面临的成像对比度较差的问题,这是由于这类低原子序数材料对X射线的吸收截面很低导致的。而相衬成像正是吸收成像的互补,相衬成像是通过探测 X 射线穿过样品后相位的改变来对样品成像,其依赖于相移截面,低原子序数材料的相移截面通常会比吸收截面大3个数量级,因此对这类材料使用相衬成像对比度会更好,如图1。图1.水和骨头在不同能量下的吸收截面与相移截面对比为了捕获X射线的相位信息,往往需要添加专门的光学元件,以便将相移信息转换为探测器上的强度信息。使用光栅干涉仪是一个例子,但对于商业化的微米CT,一个更直接的实验方式是通过简单的X射线自由空间传播来产生相位衬度。利用自由空间传播,可以使X射线波前的相位变化(经过样品)在探测器上以强度波动的形式可见,如图2。虽然不需要额外的光学器件,但为了达到好的成像效果,需要足够大的横向空间相干长度(即光源的光斑尺寸要足够小)以及高分辨率探测器。图2.基于自由空间传播的相衬成像方法在目前商用的X射线成像探测器中,对于能量高于20 keV的X射线,既要实现高空间分辨率又要有高的探测效率是困难的,而这些性能的兼顾又是基于自由空间传播的相衬成像所迫切需要的。迄今为止报道的混合光子计数型X射线探测器可以使用高原子序数的传感器材料,对硬X射线具有足够高的探测效率(如CdTe,CZT等),但由于读出芯片设计复杂,且需要像素级的电荷灵敏放大器,从而导致该类型探测器具有较大的像素尺寸(通常大于50μm)。基于闪烁体的间接转换X射线探测器,可以使用小像素CMOS有源像素传感器(APS)和放大光学元件来分辨精细特征,但对于大于20 keV的能量来说成像效果不是最佳的。通常闪烁体需要足够薄,保证落在物镜的景深内,才能获得最佳的空间分辨率。与半导体传感器相比,较厚的闪烁体可以提供相同或更好的吸收效率,但会导致内部光学散射增加,从而降低空间分辨率。因此,在吸收效率和闪烁体的空间分辨率之间存在权衡。非晶硒(a- Se)是一种成熟的大面积热蒸发的光导体,已广泛用于平板X射线成像仪(a-Se/TFT)。非晶硒易于加工成大面积的均匀厚层,具有低漏电流和高电荷收集效率,中等原子序数(Z=34)足以适用于硬X射线成像。最重要的是X射线在非晶硒中被吸收后产生的电荷扩散小,非晶硒具有非常高的本征空间分辨率,如下图3所示。但TFT像素尺寸大,噪声水平较高,因此研究人员想到了用非晶硒耦合CMOS读出器件。在过去十几年中,滑铁卢大学的科学家利用聚酰亚胺缓冲层突破了a-Se与CMOS结合的技术难题,解决了a-Se/CMOS的界面应变和硒结晶等问题。这里的CMOS读出器件采用电荷积分模式的工作方式,相较于光子计数模式的读出器件,降低了制造成本且可以实现小的像素尺寸。图3. a-Se/CMOS探测器的量子效率;X射线在非晶硒中产生的电荷扩散区域(右)KA Imaging公司的技术团队源于滑铁卢大学,基于a-Se/CMOS技术开发了一款1600万像素的直接探测型高空间分辨率X射线探测器—BrillianceSeTM,详见下图4。该探测器利用3T APS设计8μm像素尺寸的CMOS芯片与100μm厚的非晶硒混合。图4. BrillianceSeTM探测器与性能参数探测器在阿贡国家实验室先进光源1-BM-B beamline使用单色的21keV、63keV做了详细的性能测试,包扩线性度、响应度、MTF、空间分辨能力等等,部分结果如下图5,图6。图5. 在1-BM-B beamline 63keV单色光下用斜边法测试MTF,其中PSF仅有1.1 pixel size图6. 在1-BM-B beamline 21keV单色光下用分辨率测试卡测试分辨率能力BrillianceSeTM对于高能X射线的高探测效率及高分辨率,完美符合了自由空间传播相衬成像的相机需求。KA Imaging公司利用微焦点光源和BrillianceSeTM搭建了桌面式相衬微米CT—inCiTeTM,如图7所示。除了能进行实现传统的微米CT,inCiTeTM还带有相衬成像的边缘衬度增强效果,非常适合用于农业、地质学、生物、无损检测、电子器件等领域。图7. 桌面式相衬微米CT—inCiTeTMinCiTeTM结构紧凑,操作简单,提供一个直观的图形用户界面,无论是新手还是专家用户都能快速上手。不需要任何样品制备,如造影剂,染色,样品减薄等。CT系统能快速自动初始化,且带有样品位置自动校准和相机校准功能。用户首次上电不到20分钟即可扫描样品。扫描系统支持最大10倍的几何放大倍率,即0.8μm的有效像素尺寸,真实分辨率可达1μm左右。下图8-11分别展示了inCiTeTM的几个测试结果,包括凯夫拉复合纤维、光纤、薄膜中的气泡、药品、植物种子、肾结石。图8. 凯夫拉复合材料样品的相衬图像,在左上图看到单个纤维,在右上图看到纤维分层,下图为3D渲染效果图图9. 光纤检测(左),可以看见光纤的相衬边缘增强;聚酯薄膜中的气泡检测(右),也可以看见气泡边缘的相衬边缘增强图10. 埃索美拉唑样品检测,由于相衬增强,药粉颗粒的边缘清晰可见图11. 甜椒种子检测,左图为不含相衬信息的图像,右图是含相衬信息的图像图12. 肾结石的微观结构特征检测,左图为实例切片,中图为3D渲染效果图,右图为肾结石照片  参考文献:【1】Scott C C, Farrier M, Li Y, et al. High-energy micrometre-scale pixel direct conversion X-ray detector. Journal of Synchrotron Radiation, 2021, 28(4): 1081-1089.【2】Hellier K, Benard E, Scott C C, et al. Recent Progress in the Development of a-Se/CMOS Sensors for X-ray Detection. Quantum Beam Science, 2021, 5(4): 29.【3】Pil-Ali A, Adnani S, Scott C C, et al. Single-Exposure, Single-Mask, Edge-Illumination X-ray Phase-Contrast Imaging Using a 7.8-µm Pixel Pitch Direct Conversion X-ray Detector. 2021 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC). IEEE, 2021: 1-3.【4】Pil-Ali A, Adnani S, Scott C C, et al. Direct conversion X-ray detector with micron-scale pixel pitch for edge-illumination and propagation-based X-ray phase-contrast imaging. Sensors, 2022, 22(15): 5890.KA ImagingKA Imaging 源自滑铁卢大学,成立于2015年。作为一家专门开发x射线成像技术和系统的公司,KA Imaging以创新为导向,致力于利用其先进的 X 射线技术为医疗、兽医学和无损检测工业市场提供最佳解决方案。公司拥有独家开发并自有专利的高空间高分辨率非晶硒(a-Se)X射线探测器BrillianSeTM,并基于此推出了商业化X射线桌面相衬微米CT inCiTe™。 北京众星联恒科技有限公司作为 KA Imaging 在中国地区的授权代理,全面负责 BrillianSe™ 及 inCiTe™ 在中国市场的产品售前咨询,销售以及售后业务。KA Imaging 将对众星联恒提供全面、深度的技术培训和支持,以便更好地服务于中国客户。众星联恒及我们来自全球高科技领域的合作伙伴们将继续为中国广大科研用户及工业用户带来更多创新技术及前沿资讯!TOP-UNISTAR相关阅读相衬显微CT和非晶硒探测器在农业和自然中的应用加拿大KA Imaging相衬显微CT-inCiTe™落户英国格林威治大学跨向理想X射线探测器的一小步-高分辨、非晶硒X射线探测器及其应用 文案   Alpha·安 审核   Yee 编辑   凯尔西

参数原理

2024.06.11

科研利器,保养先行~百万级分析仪器保养秘籍,让您的实验无忧

       在繁忙的科研工作中,您是否曾因为分析仪器的不稳定而感到困扰?是否曾在关键时刻遭遇仪器的故障,影响了实验进度?      今天,我们就来分析仪器保养的重要性,以及如何通过专业的维护保养服务,让科研工具始终处于最佳状态。【仪器保养,科研的隐形保障】      分析仪器是科研工作者的得力助手,其稳定运行直接关系到实验数据的准确性和科研工作的效率。      然而,许多用户在仪器的使用过程中,往往忽视了保养的重要性:据不完全统计,超过80%的仪器故障是由缺乏定期保养造成的。因此,加强仪器保养的意识,是确保科研工作顺利进行的必然要求。【定期保养,预防胜于治疗】     定期保养是科研仪器保持性能稳定的有效措施,好处包括但不限于延长器械使用寿命,降低维修成本等...不仅能让您始终拥有仪器健康运作的良好使用感,还能在维护过程中发现潜在的早期问题,避免因突发故障导致的实验中断。    保养等同于给仪器做一次全面的健康检查,让您未来科研工作的开展减少后顾之忧。【专业服务,为您保驾护航】      作为专业的分析仪器代理商,众星联恒深知保养服务的重要性。我们已长时间拥有一支经验丰富的售后工程师团队,时刻为您提供全方位、高质量的维护保养服务。我们的服务包括:定期检查:根据仪器的使用情况,制定个性化的定期检查计划,确保仪器的正常运行。零部件更换:对磨损零部件进行检查更换,保证仪器的性能稳定。故障排查:在仪器出现故障时,及时排查问题,并提供专业的解决方案。技术支持:提供仪器的操作培训、应用指导等技术支持,帮助您更好地使用仪器。备件供应:为您提供原厂备件,保证高品质备件和供应速度。【携手同行,共创未来】     通过我们提供的专业维护保养服务,您可以放心使用分析仪器,专注于科研工作,为我国科技进步做出有力贡献。同时,我们仍会不断努力,提升服务质量,以满足您的更高期望。       在此,我们诚挚邀请广大科研用户关注众星联恒维护保养服务,让我们共同为仪器的稳定运行保驾护航。如果您有任何疑问或需求,请随时联系我们,众星联恒售后工程师团队竭诚为您服务!感谢各位老师及合作伙伴对我们公司的信任与支持,祝您科研工作顺利,成果丰硕! 文案   Tech Healer 编辑   小乔

操作维护

2024.06.11

混合光子计数探测器MiniPIX在XRD分析领域的创新应用与进展

XRD的发展历程中,探测器的演变对于记录衍射信息起到了至关重要的作用。从最初使用胶片和IP板记录德拜环,到如今半导体探测器的发展,XRD领域已经经历了一系列技术革新和进步。最初阶段,XRD实验主要使用胶片和IP板记录衍射图像。这些传统方法虽然简单,但受限于图像处理的速度和效率。随着技术的进步,各种类型的探测器被引入到XRD实验中,以提高数据采集的速度和精度。在0D衍射中,盖革计数器、正比计数器、闪烁体探测器以及Si(Li)探测器等被广泛应用于记录光子个数。它们能够精确地测量入射光的能量和强度,为晶体结构和成分分析提供了重要的信息。随着1D和2D衍射技术的发展,位置灵敏正比计数器、CCD(电荷耦合器件)以及混合光子计数探测器等先进探测器的出现,极大地提高了数据采集的速度和效率。它们能够实时记录衍射图像,并且具有更高的分辨率和灵敏度。而如今,随着半导体探测器的不断发展,混合光子计数探测器已经成为X射线衍射系统中的前沿主流探测器之一,被广泛应用于X射线衍射仪、劳埃相机以及应力分析仪等领域。ADVACAM 的 MiniPIX 混合像素探测器是X射线探测领域的一项性成果,它采用了小型化的TimePIX/TimePIX2/TimePIX3芯片,尺寸只有U盘大小。该探测器由256×256个阵列像素构成,每个像素单元都可看作一个独立的半导体探头,配备各种独立的信号读出系统。单个像素计数率可以达到1M cps,这使得该探测器能够在直通光束条件下进行测试,无需使用衰减片或光束截止器。MiniPIX读出芯片的光子计数模式,具有阈值甄别功能,能记录单光子信息。在测试过程中能够有效消除暗噪声和电子学噪声的影响,从而获得更高信噪比的衍射数据。在常见的Bragg-Brentano几何的X射线衍射系统中,经样品衍射扫描的每一个方向都可被MiniPIX对应的像素或像素阵列单元探测,在记录衍射强度信息的同时也记录了衍射方向,可以极大提高系统的角分辨率。如图1展示了MiniPIX探测器的一些参数详情。此外,ADVACAM还可提供MiniPIX Flex版本的混合像素探测器,它使用软排线连接探测器和读出,以便整机厂商可以对其进行二次开发并集成到已有的系统中,从而提升系统的性能。图1 MiniPIX混合像素探测器的主要规格参数在商业化的X射线衍射仪中,安东帕(Anton Parr)推出的全自动多功能粉末X射线衍射仪XRDynamic 500突破性地将无与伦比的数据质量和测试效率相结合,为低含量的物相系统定性和定量检测提供了完美的解决方案。该系统的关键部件-混合像素探测器,由ADVACAM公司提供。该探测器使用了TimePIX3芯片,是欧洲核子研究中心CERN开发的探测器技术。单个像素尺寸仅有55μm×55μm,与该系统特有的扩展测角仪半径相结合,实现了超出传统X射线衍射仪20%的测试分辨率。同时,完全真空的探测器能够有效避免空气的散射,实现更高信噪比的实验测试。马尔文帕纳科(Malvern Panalytical)的Empyrean锐影X射线衍射系统是唯一一个集衍射、散射、反射和CT影像分析平台于一身的材料表征系统。该系统同时兼顾了粉末、薄膜、纳米材料和块体材料四种不同类型样的分析测试。该系统使用了基于MediPIX3芯片的混合像素探测器PIXCEL3D,单个像素尺寸为55μm×55μm,共256×256的像素阵列。该探测器通过单个像素的点扩散函数和多水平能量甄别为X射线探测提供了优异的信噪比。图2 多功能粉末衍射仪XRDynamic 500中的Pixos 2000探测器(摘自Anton Paar官网)此外,在商业化的X射线应力仪领域,MiniPIX混合像素探测器也是理想的探测器选择。Stresstech公司在他们最新一代的便携式应力仪Xstress DR45中配备了两个Flex版本的MiniPIX探测器,如图3(左)所示。相较于传统的线探测器系统,这种二维探测器最大的优势在于具有更短的测量时间和自动化的测试能力。同等实验条件下,对于残余奥氏体含量样品的系统测试效率能够提升一个数量级。另一家公司Proto Manufacturing也在他们的便携式应力仪iXRD Mini中装备了两个Flex版本的MiniPIX探测器,为残余应力测试提供了经济实惠且方便的解决方案(如图3右图所示)。图3 便携式应力仪Xstress DR45(左)和iXRD Mini(右)(摘自Stresstech和Proto Manufacturing官网)在传统的X射线衍射仪系统中,光源往往需要匹配多层膜镜等光学元件以获得单色的射线,这极大地限制了光源的通量和测试的时间,同时增加了系统的体积。然而,利用带有能量分辨率的二维混合像素探测器可以允许使用复色的X射线光束实现透射式的能量色散XRD(EDXRD)测试,提升系统的测试效率并减小了系统尺寸。如图4所示,基于Timepix3芯片的MiniPIX探测器同时具有能量、时间和位置的甄别能力,可以在每个能量通道(通常为1 keV宽)下拍摄一张衍射图案。通过使用布拉格公式,变换(拉伸或收缩)这些特定的图像,以适应一个选定的能量(例如40 keV)。将所有这些图像相加,就可以得到一个具有高统计性的衍射图像。由于所有的初级能量对衍射图像都是有贡献的,而不是在单色器中丢失,因此测量速度能够明显提升。图5展示了一例硅粉样品的测试结果,能谱图像在20-40 keV之间,左图为各个能量通道的图像,右图为重新计算到40 keV并将所有的能量通道图像相加的结果。图4 采用MiniPIX TPX3混合像素探测器的透射式EDXRD实验系统图5 采用MiniPIX TPX3混合像素探测器测得的硅粉样品的XRD结果关于AdvacamAdvacam S.R.O.源至捷克技术大学实验及应用物理研究所,致力在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像相机和X射线成像解决方案。Advacam最核心的技术特点是其X射线探制器(应用CERN Timepix、Medipix芯片),没有拼接缝隙(No Gap),因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、艺术品鉴定及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam与NASA(美国航空航天局)及ESA(欧洲航空航天局)保持长期良好的项目合作关系。2021年,spin off子公司Advascope专为电子显微镜EM应用提供定制化粒子探测系统。北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司中国区的总代理,也在积极推广Timex / Medipix芯片技术,并探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用,目前已有众多客户将MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台MiniPIX样机,及WidePIX 1*5 MX3 CdTe的样机,我们也非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们,我们可以一起尝试做更多的事情。

应用实例

2024.06.05

Medipix在医学成像中的应用

在X射线发现后的几十年里,X射线成像器件经历了从胶片、IP板到CCD传感器、非晶硅平板探测器、CMOS平板探测器,再到直接探测型的混合光子计数X射线探测器的发展历程。在医学成像中,提高医学诊断水平的挑战是在低辐射剂量下具有良好空间分辨率、高检测效率、高对比度、快速响应和高信噪比的成像系统,而这也正是成像探测器所一直追求的。虽然光子计数型芯片的技术起源于粒子物理和高能物理,但Medipix系列芯片的研发团队显然在给它起这个名字时就考虑到了医学上的(Medical)应用。首先,小像素尺寸使成像应用具有非常高的空间分辨率。因此,对于需要高空间分辨率的应用,如检测乳房中的微钙化或牙科成像,在对比度和空间分辨率方面都得到了提高。其次,使用半导体直接探测搭配上光子计数的无噪声成像方式,大大提高了灵敏度和信噪比。最后,Medipix系列芯片的多阈值能量窗口筛选功能使得一个全新的医学成像领域成为可能:X射线能谱成像。图一 四代medipix芯片的参数、性能比较如上图一所示,在过去的二十几年中,Medipix系列芯片已经发展到了最新的Medipix4(目前正处于研发阶段)。随着每一次新的迭代,Medipix系列芯片都改进了其核心指标,如能量线性度,最低探测下限和光通量上限等。同时引入了新的特性,例如电荷求和模式作为电荷共享效应的校正,从而获得更好的能谱性能。此外,通过选择合适的传感器材料(Si、GaAs、CdTe、CZT)来搭配Medipix系列芯片,可以灵活满足各种医学应用的需求。早在2006年,欧盟资助的乳腺X射线诊断项目:Dear-Mama,就用到了Medipix2探测器(Si / CdTe传感器)搭建了一套诊断设备(见图二左图),并安装在西班牙的一家医院。Dear-Mama系统在分辨率和对比度方面优于其他的乳腺诊断系统,主要得益于55μm像素尺寸Medipix2芯片的光子计数X射线探测器的功劳,如图二右图   其MTF优于其他类型的探测器。图二 左图为安装于西班牙一家医院的乳腺诊断系统;右图为不同类型探测器的分辨率&MTF关系曲线在传统的X射线CT系统中,X射线源具有一个较宽能谱,探测器通常是一个数字积分式的传感器,其输出信号与整个入射能谱上的能量积分成正比。由于X射线衰减与材料和光子能量有关,传统的X射线CT探测器由于能量积分而丢失了一些衰减信息。换句话说,传统的X射线CT探测器不具备分辨入射光子能量的能力,因此衰减图中相对于不同能量提供的附加信息丢失了。随着探测器技术的最新进展,能谱CT系统能够识别不同能量范围下的X射线衰减,区分不同材料的能力更强。在2011年,Procz等人展示了第一张由Medipix3探测器(Si传感器)拍摄的彩色x射线照片,其中以鱼头为样品,红、绿、蓝色显示了不同能量范围的x射线图片,如下图三所示。鱼鳔是白色的,就像鱼周围的空气一样,因为所有能量范围的光子在这里几乎没有被吸收。低能光子不能穿透组织,剩余的中、高能光子呈现青色。骨头呈蓝黑色,因为只有高能光子能够穿透它们。由于动态范围大,能量加权不同,能谱成像的图像信息优于光子计数的黑白图像。图三 不同X射线能量窗口下鱼头的X射线黑白图像及能谱成像早在2008年,一家新西兰的公司的技术团队就已经使用Medipix2芯片搭建了能谱CT。目前他们利用最新一代Medipix3RX芯片的超像素模式,在每个110μm×110μm的单元中,能够在单次曝光下同时使用8个能量阈值,能识别和定量软组织、骨骼、软骨、造影剂和药物的各种成分(同时多达六种不同的材料),如下图四所示。对样品的研究表明,能谱CT系统能够同时区分作为软组织的替代物中的六种材料,分别为:金、钆和碘造影剂,钙作为骨骼的主要成分,脂质和水。在能谱CT扫描仪中,x射线谱被Medipix3RX探测器分成八个独立的能量窗,该能量信息用于区分和量化不同的材料。图四除了利用能谱成像进行物质识别,Medipix3RX探测器还能通过相衬的方法提升软组织的对比度。休斯顿大学的研究人员使用ADVACAM公司提供的搭载Medipix3RX芯片的探测器Widepix 2X5(CdTe传感器)搭建了一套同轴相衬CT,测试了与生物组织衰减系数相近的几种材料,如下图所示。通过相位恢复算法解析原始CT图像,提取定量的相位和吸收信息。在原始图像中,可以看到四个内部材料棒中的三个,但很难区分。在提取的衰减重建中,所有材料棒在重建中都是可区分的,并且POM和石墨之间存在明显的差异。在提取的相位重建中,更好地区分了PMMA和水之间的差异。图五值得一提的是,除了Medipix系列芯片,Timepix系列芯片也早已用于医学相关的研究。最近ADVACAM公司开发了一款由28个Timepix3芯片组成的新型探测器用于癌症放疗系统。该系统减少了碳离子束放射治疗的副作用,减轻了照射后的记忆和视神经损伤,而且在减少健康脑组织的总辐照量的基础上对肿瘤直接施加更高剂量的辐射。该系统目前正在德国的六名患者身上进行测试。在Martisikova Maria博士领导的InViMo项目中,德国国家肿瘤疾病中心(NCT)、德国癌症研究中心(DKFZ)和海德堡放射治疗中心(HIT)的研究人员已经开始使用粒子探测器进行患者试验。该临床研究于2023年10月开始。首批研究结果预计将于今年年底在科学论文中公布。结 语虽然光子计数型芯片Medipix的技术起源于粒子物理和高能物理,但由于光子技术X射线探测器的零噪声、高探测效率、和高帧率的特点在过去的近30年被应用很多X射线分析技术,其大大提升相应分析方法的能力,同时推动了各个行业的发展。如X射线衍射,X射线散射,X射线关联光子光谱,X射线吸收、相衬和能谱成像等,无论是在国家大科学装置-同步辐射光源,还是在未来清洁能量潜力选手-磁约束核聚变,还是在普通的分析实验室的X射线衍射仪、小角散射仪中都能看到它的身影。如同上文中介绍,X射线在医疗中的应用也是十分广泛,其市场体量也十分的大,同时也和每个人息息相关。近些年国外CT大厂率先推出了应于人体的能谱CT,我们看到国内的CT制造商在纷纷跟进,并获得了相应的国家支持,成立了开发小组来开发能谱CT。让我们静待,光子技术型X射线像素探测器在医疗领域的广泛应用并大放异彩。关于众星联恒北京众星联恒科技有限公司致力于引进国际高端的EUV/SXR/X射线产品、及新孵化高新技术产品给中国的同步辐射,研究所,高校及高端制造业的客户。我司可提供短波波段全光路系统所需的核心部件以及解决方案,包括:1. X射线/EUV光源;2. X射线/SXR/EUV光学元件;3. X射线/SXR/EUV/可见光及电子探测器;4. VUV/XUV/X射线光谱仪;5. X射线分析系统解决方案;6. 辉光放电质谱仪等分析仪器。除了标准化产品外,针对客户的特定需求我们还可提供定制化的解决方案,即使是最具挑战性的前沿应用领域,也能提供高效的X射线/EUV全套解决方案,助力我国科研创新及产业升级。除此之外,我们还积极的打造极紫外、X射线领域的知识和咨询分享平台,我们会不定期分享一些行业会议、新技术、新产品等信息。同时我们还打造X射线开发实验室,可以给大家提供大量极紫外、X射线领域先进核心部件的展示、技术培训和相应的方案实施。相关阅读光子计数、像素化X射线探测器(HPC)的基本结构、原理和工作模式Timepix3芯片原理及多种应用介绍(应用篇)Timepix3芯片原理及应用介绍(原理篇)Timepix探测器用于粒子识别与质子重离子放疗应用光子计数、像素化X射线探测器-Widepix在成像、谱学等领域的应用使用Widepix 1x5 MPX3 CdTe探测器进行X射线谱学成像参考文献1. Blanchot G, Chmeissani M, Díaz A, et al. Dear-Mama: A photon counting X-ray imaging project for medical applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2006, 569(1): 136-139.2. Procz S, Pichotka M, Lubke J, et al. Flatfield correction optimization for energy selective X-ray imaging with Medipix3. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2011, 58(6): 3182-3189.3. He P, Yu H, Thayer P, et al. Preliminary experimental results from a MARS Micro-CT system. Journal of X-ray Science and Technology, 2012, 20(2): 199-211.4. Moghiseh M, Aamir R, Panta R K, et al. Discrimination of multiple high-Z materials by multi-energy spectral CT–A phantom study. JSM Biomed Imaging Data Pap, 2016, 61(1007): 3.5. Ballabriga, Rafael, Michael Campbell, and X. Llopart. An introduction to the Medipix family ASICs. Radiation Measurements 136 (2020): 106271.6. Harmon I E, Vazquez I, Das M. Low dose and high SNR phase retrieval and micro CT using a wide area photon counting detector. Medical Imaging 2020: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2020, 11312: 326-331.✦•✦免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

应用实例

2024.06.05

CERN报道:ADVACAM粒子探测器助力改善头部肿瘤离子放射治疗精准度与安全性

科学家们正在测试一种新的装置,有望在头部和颈部肿瘤的离子放射治疗中更精确地定位癌细胞,从而减少治疗副作用。这一由捷克ADVACAM公司研发的新型成像设备搭载了欧洲核子研究中心(CERN)研发的小型粒子探测器Timepix3芯片。海德堡大学医院和德国癌症研究中心 (DKFZ) 的项目负责人 Mária Martišíková(左)和 DKFZ 研究员 Laurent Kelleter。(图片:海德堡大学医院/H.Schroeder)2024年3月6日,在海德堡大学医院的一间医疗检查室里,项目负责人玛利亚·马尔蒂希科娃(Mária Martišíková,来自海德堡大学医院及德国癌症研究中心KFZ)与DKFZ研究员劳伦特·凯勒特(Laurent Kelleter)共同研究这一创新技术。正如CERN物理学家所使用的粒子探测器在基础研究之外具有广泛的应用潜力,来自德国国家肿瘤疾病中心(NCT)、德国癌症研究中心(DKFZ)以及海德堡离子束治疗中心(HIT)的科学家们现正与捷克公司ADVACAM合作,在首批患者身上测试一款新型成像设备。该设备集成了小型Timepix3像素探测器,能够在离子放射治疗过程中密切监测头部和颈部肿瘤,使其更容易被瞄准,从而有助于限制治疗对健康组织的影响。“治疗头部和颈部肿瘤最前沿的方法之一就是使用离子束照射,这种方法的一大特点是能够精确调整到人体内部深度,使离子在特定位置产生最大效果”,DKFZ团队负责人玛利亚·马尔蒂希科娃解释说。然而,如同其他类型的辐射疗法,离子射线也会波及到肿瘤周围的正常组织。尤其在脑部,由于视神经或记忆功能可能会受到损伤,这就带来了特别大的挑战。理想情况下,应该尽可能缩小肿瘤周围受照射区域,并提高肿瘤本身的剂量强度。但目前的技术尚无法实现对离子束足够精确的定位。治疗过程中,患者头颅内部的情况也可能发生变化。通常在治疗前通过X射线计算机断层扫描(CT)获取图像作为“地图”来指导离子束针对肿瘤的定位。然而,在治疗期间,颅内状况可能发生变化。迄今为止,医生缺乏可靠手段来及时发现并应对大脑内部结构的变化。ADVACAM公司的这款新设备有可能解决这些问题,它通过追踪穿过头部时产生的次级粒子,提高了离子束在颅内的导航精度。“我们的相机能够记录下从患者体内发射出的每一个带电次级辐射粒子。这就像观察台球击打后的散射情况。如果这些粒子的运动轨迹与CT图像预测相符,那么我们可以确信治疗靶向准确。反之,若轨迹不符,则意味着‘地图’已不再适用,此时就需要重新规划治疗方案。”ADVACAM公司的卢卡什·马雷克(Lukáš Marek)这样描述道。“我们期待这款新设备能揭示肿瘤变化的发生频率和位置,从而减少总体照射的组织体积,保护健康组织,减轻放疗副作用。同时,我们也能对肿瘤施加更高剂量的辐射。”马尔蒂希科娃补充说。通过这种额外的信息获取,治疗过程将极大地受益。在第一阶段,数据可引导适时中断并重新规划照射疗程。最终目标是建立一个实时校正离子束路径的系统。这款包含CERN研发的Timepix3芯片的成像设备是知识转移和技术应用成功的一个典范,展示了原本为粒子物理学基础研究开发的探测器技术如何应用于医疗保健领域。“当我们在为大型强子对撞机(LHC)开发像素探测器时,我们心中有一个目标—检测每个粒子的相互作用并对其进行成像,从而帮助物理学家揭开高能自然的奥秘。Timepix探测器是由Medipix合作组织多学科团队研发的,其初衷就是将同一技术拓展到新的领域。许多这样的应用领域在最初阶段是我们未曾预见的,而这个应用就是一个卓越的例子。”Medipix合作组织发言人迈克尔·坎贝尔(Michael Campbell)表示。欧洲核子研究中心(CERN)的影响不仅体现在高能物理领域的突破,还在于促进知识转移和技术应用的跨界融合,Timepix技术的成功转化正是其中精彩的一例。关于AdvacamAdvacam S.R.O.源至捷克技术大学实验及应用物理研究所,致力在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像相机和X射线成像解决方案。Advacam最核心的技术特点是其X射线探制器(应用CERN Timepix、Medipix芯片),没有拼接缝隙(No Gap),因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、艺术品鉴定及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam与NASA(美国航空航天局)及ESA(欧洲航空航天局)保持长期良好的项目合作关系。2021年,spin off子公司Advascope专为电子显微镜EM应用提供定制化粒子探测系统。北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司中国区的总代理,也在积极推广Timex / Medipix芯片技术,并探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用,目前已有众多客户将MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台MiniPIX样机,及WidePIX 1*5 MX3 CdTe的样机,我们也非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们,我们可以一起尝试做更多的事情。免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

应用实例

2024.06.05

激光直写解锁大面积菲涅尔波带片的制备工艺及应用

菲涅尔波带片(FZP)是由交替变化的透明和不透明的同心圆环组成的非周期圆形光栅器件,可用于X射线的聚焦和成像。与毛细管透镜聚焦原理不同,菲涅尔波带片是通过器件本身对X射线的衍射特性实现对光的收集,采用垂直入射的方式显著增大了X射线收集的角度,继而最大化光聚焦的效率。同时,基于FZP的X射线成像系统空间分辨率完全依赖于波带片最外环的宽度,因此该技术的一个核心优势还在于系统的扩展性非常强,可以在不牺牲分辨率的前提条件下,通过改变波带片的环数,调节成像的焦距和视场[1-4]。图1菲涅尔波带片结构和工作原理(∆r为最外环宽度,f为焦距,D为波带片直径)作为成像系统的物镜,FZP能够获得的最大成像视场和分辨率同等重要,尤其针对于大尺寸样品体系的成像应用,成像系统单次曝光能够实现的最大成像视场决定了成像的效率。一般情况下,系统的最大成像视场为波带片直径的一半[2],因此对大面积FZP的定制加工及小批量高效率生产需求日益增加。得益于在微纳、精密加工方面多年的技术积累,瑞士XRnanotech公司目前可向广大科研用户提供各种规格的FZP产品及定制服务。XRnanotech公司基于电子束直写和Ir-线倍增技术可加工最外环宽度瑞士XRnanotech公司FZP设计加工案例及详细规格参数激光直写技术加工大面积FZP的工艺及其应用图2激光直写制备的镀金的菲涅尔波带片激光直写是利用激光束对材料进行局部加热或光化学反应,从而在材料表面形成所需的结构或图案,整个过程通过控制激光束的强度、聚焦和移动来实现对材料的精确加工。与电子束直写相比,尽管激光直写技术受衍射极限及邻近效应限制,很难加工亚微米结构尺寸的图案,但其加工深度高、直写速度快,适用于大面积的微米尺度结构的高效加工制备。利用激光直写技术制备菲涅尔波带片的基本过程如图3所示包括基底膜固定、涂光刻胶、激光直写(曝光)、显影和电镀五个步骤。其中激光直写是关键的步骤。为了确保直写加工的精度,需要时刻保持激光束的聚焦和位置的对准。因此,在曝光过程中往往还采用了另一束红外激光束对加工图案区域的透过率进行探测,以实现加工精度的控制。图3激光直写菲涅尔波带片的工艺步骤激光直写大面积FZP在全场X射线荧光成像中的应用相较于针孔和毛细管方案的X射线荧光成像,编码成像技术打破了从场景到图像一一对应的采样形式,利用具有特定图案的掩模对入射光进行调制,将成像重心从硬件转移到算法上,大幅提高了光的收集效率,降低了成像的时间。菲涅尔波带片作为一类重要的编码掩模,其最外环的宽度和面积决定了成像系统的分辨率和视场大小。目前,哥廷根大学Jakob Soltau博士提出了一种基于FZP编码成像的算法和技术,利用大面积的单片FZP实现了1mm2大视场和35μm分辨率的全场X射线荧光成像[4]。实验的光路几何如图4所示,样品经X射线单色激发产生的荧光被大面积FZP收集,并在2D成像探测器上形成包含样品荧光信息的编码图像。其中,以匹配大面积的成像视场,采用了XRnanotech公司基于激光直写加工制备的5mm直径的FZP作编码掩模。图4 (a)全场X射线荧光成像实验光路示意图;(b)实验光路照片;(c)镀金FZP的显微图像;(d)原始样品结构图片;(e)2D探测器成像的编码图像及(f)经重构算法处理后获得的样品荧光信息图像[4]和传统针孔成像方法相比,基于FZP编码成像方法的优势不仅仅在于具有更高的光收集效率,可以大大缩减成像的时间,同时保证了高的成像分辨率。图5对比了基于针孔成像和FZP编码成像的实验重构结果,可以看出,同样的曝光时间,编码成像具有更低的噪声和更高的成像衬度。同时,理论上而言,对于40μm的针孔成像系统,受针孔尺寸和几何放大倍率的限制,系统的成像分辨率不超过56μm(∆≥d(1+1/M))。而对于5mm的FZP编码成像系统,成像分辨率主要与FZP最外环宽度和放大倍率有关,因此系统可实现的极限分辨率可达18.7μm(∆≥1.22∆r/M)。而对于更高分辨率的成像需求,可设计和加工更小最外环宽度的FZP。图5 (a)、(b)基于40μm针孔荧光成像和(c)、(d)基于FZP编码荧光成像的重构结果对比。其中,样品由Ti和Fe元素组成的微结构,线宽100μm,结构高度550nm,曝光时间2h4]瑞士XRnanotech瑞士XRnanotech专注于研究纳米结构,开发和制造最具创新性的X射线光学器件。XRnanotech 制造的菲涅耳波带片分辨率可低至北京众星联恒科技有限公司作为瑞士XRnanotech公司在中国区的授权总代理商,为中国客户提供所有产品的售前咨询,销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的EUV、X射线产品及解决方案。如果您有任何问题,欢迎联系我们进行交流和探讨。参考文献[1] Park, J. Y., Kim, Y., Lee, S., & Lim, J., Zernike phase‐contrast full‐field transmission x‐ray nanotomography for 400 micrometre‐sized samples. J. Synchrotron Radiat. 27, 1696–1702 (2020).[2] Suzuki, Y., Takeuchi, A., Terada, Y., Uesugi, K., & Tamura, S., Development of large-field high-resolution hard x-ray imaging microscopy and microtomography with Fresnel zone plate objective. Proc. SPIE, X-ray Nanoimaging: Instruments & Method. 8851, 885109 (2013).[3] Wang, X., Wang, J., Chen, X., Chen, X., & Wei, L., Large field-of-view X-ray imaging by using a Fresnel zone plate. Laser and Particle Beams. 30(01), 87–93 (2012).[4] Soltau, J., Meyer, P., Hartmann, R., Strüder, L., Soltau, H., & Salditt, T., Full-field x-ray fluorescence imaging using a Fresnel zone plate coded aperture. Optica. 10, 127-133 (2023).[5] Rösner, B., Koch, F., Döring, F., Bosgra, J., Guzenko, V., Kirk, E., Meyer, M., Ornelas, J., Fink, R., Stanescu, S., Swaraj, S., Belkhou, R., Watts, B. Raabe, J., & David, C., Exploiting Atomic Layer Deposition for Fabricating Sub-10 nm X-ray Lenses. Microelectron Eng. 191, 91-96 (2018).[6] Vila-Comamala, J., Pan, Y., Lombardo, J., Harris, W., Chiu, W., David, C., & Wang, Y., Zone-doubled Fresnel zone plates for high-resolution hard X-ray full-field transmission microscopy. J. Synchrotron Rad. 19, 705–709 (2012).[7] Jefimovs, K., Bunk, O., Pfeiffer, F., Grolimund, D., van der Veen, J., & David, C., Fabrication of Fresnel zone plates for hard X-rays. Microelectron Eng. 84, 1467-1470 (2007).免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

应用实例

2024.03.22

致每一位默默耕耘的科研探索者—现货供应,免费试用!

引言在物理学研究的广阔天地中,特别是实验物理领域,正如中国科学院丁洪院士在一次采访中提到 ,“就物理研究而言,尤其是实验物理研究,对学生的能力要求很高。从事实验物理就像成为一个“小作坊主”,要能提出好的科学问题,能规划实验路线,并懂得和人打交道;同时也需要有组装集成的能力,因为实验物理越来越向大科学方向发展;要有很强的动手能力,因为很多实验器材未必是现成的,要自己动手做才行。”然而,在这一过程中,那些已经由“小作坊主”精心打造并验证过的实验器材,完全可以为后来者所借鉴利用。为此,德国microworks, greateyes等这类专注于细分领域的科技公司应运而生,通过提供现成且专业的光电、机械部件,让科研人员将更多精力投入到科学问题的研究中去。这些小小的公司通常都只专注于做一件事,并做到极致。由于“小作坊主”们的需求量通常不大,而且需求各不相同,极具个性。所以这些订单都是接到订单才开始生产的,注定交付时间会较长。坚定前行—众星联恒EUV/SXR/X射线探索之旅十余年间,我们始终坚持着旺盛的好奇心,不断突破边界,探究未知的领域,孵化高新技术产品,为我们的客户提供专业优质的服务。至今我们已经国际上数家EUV-X射线领域的科技小巨人建立了紧密的合作关系,我们不仅可以为中国的科研和工业客户提供EUV-X 射线各类核心部件的本地化售前、销售、售后技术支持,还提供整体解决方案。每一项技术突破的背后,都离不开科研人对未知领域的执着追求与辛勤付出。我们有幸,目睹并参与了这个领域的演变和发展,深知这段道路漫漫,探索之辛。目前科研人员尝尝面临两大困境:其一,核心实验设备及关键组件的高度对外依赖性导致供给链条的不确定性和交货周期冗长,这对科研项目的即时启动和持续进行构成了实质性阻碍。其二,科研经费预算的局限性构成了创新发展的一大瓶颈,尽管拥有前瞻性的科研思路和技术改良方案,却往往因为资金匮乏而无法有效推进,造成了有创新潜力但缺乏转化动能的尴尬局面。基于目前的市场形势,特别是进口设备供应周期延长的现实困境,我们审时度势,预先建立了充足且多元化的高性能EUV与X射线相关产品库存,确保科研人员和工程师有需求时能够获得亟需的设备并投入使用。同时,我们深感每一点的成就与进步都离不开广大合作伙伴、忠实客户以及社会各界的无私支持和紧密合作。因此,我们秉持回馈与共享的精神,决定对外开放现货资源库,无偿提供试用服务,期望让更多同仁受益于这些先进的科研资源,携手共进,共同推动行业的发展与技术的革新,同时,我们衷心期待在试用过程中,能够聆听到您宝贵的使用反馈与建设性建议,这将是我们持续改进产品性能、优化用户体验的重要动力源泉。让我们携手,在创新的道路上一同前行。众星联恒现货库我们的库存涵盖了多种高品质XUV、X-ray光学元件及探测器等关键组件。示例如下:X射线光束截止器软X射线晶体RbAPTalint-EDU光栅套件高深宽比X射线针孔方形/狭缝分辨率测试卡X射线相位光栅Minipix 光子计数X射线探测器1英寸多层膜镜Minipix TPX光子计数X射线探测器Minipix TPX3光子计数X射线探测器分辨率测试模体转台不确定性校正模体体素校准模体众星联恒开放实验室我们创建了设施完善的X射线开放实验室,配备了多套先进的X射线光源系统、光学元件以及探测器,可支持包括X射线成像、相衬成像、衍射分析、荧光检测以及X射线源性能表征在内的多样化实验搭建工作。我们诚挚地邀请各位专家老师亲临本实验室指导工作,共享这一科研平台,共同推进X射线科学技术的发展,取得更多突破性的研究成果。

企业动态

2024.03.22

春光熹微,活动来袭~MiniPix光子计数X射线探测器踏青而来,现货已入库。静待与您一同解锁未知,探

,时长11:19MiniPIX是一款来自捷克的掌上型光子计数X射线探测器,内含由欧洲核子研究组织(CERN)研发的Timepix芯片(256 x 256 ,像素大小55 µm)。传感器支持不同材料规格选择:Si(300μm/500μm),CdTe(1000μm)。采用USB2.0的接口读出,速率为45帧/秒。MiniPIX探测器可实现粒子和电离辐射的可视化,内置的能量敏感成像能力为射线成像带来了一个新的维度。紧凑的尺寸使MINIPIX可内置于用于难以成像的管道或受限的空间里。MiniPIX不仅为广大科研工作者提供了更多的选择,也可作为教学工具,为高校课堂的实用教学提供了更多的可能性。产品主要特点:>物超所值,与传统X射线探测器相比更高的性价比;>体积小巧,形似U盘;>通过USB接口连接,笔记本电脑即可运行 (支持Windows, MacOS or Linux);>人性化软件操作界面应用方向:能量色散XRD  太空辐射监测 氦离子照相激光康普顿散射伽马射线瞄靶电子背散射衍射小型X射线应力分析装置实验室吸收谱及单能CTMiniPix光子计数X射线探测器有着小巧的外观,卓越的性能,广泛的应用。目前,这款产品现货充足,接受订购,可快速交货。与此同时,我们鼓励用户积极探索MiniPix在更多应用场景下的可能性。为了助力科研社群更直观深入地了解MiniPix的优越性,我们适时推出了免费试用活动。在此诚邀您的参与,亲自感受MiniPix如何以其精准高效的探测能力,为您的研究开启新篇章。欢迎您联络我们的团队获取试用资格,共同见证MiniPix如何在您的研究领域中发挥重要作用!联系方式点击阅读原文or微信后台留言or联系你认识的销售团队~Advacam S.R.O.源至捷克技术大学实验及应用物理研究所,致力在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微包装、电子产品设计和X射线成像解决方案。Advacam最核心的技术特点是其X射线探测器(应用Timepix芯片)没有缝隙(No Gap),因此在无损检测、生物医学、地质采矿、艺术及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam同NASA(美国航空航天局)及ESA(欧洲航空航天局)保持很好的项目合作关系,其产品及方案也应用于航空航天领域。点击阅读原文,可申请MiniPix演示与试用

企业动态

2024.03.01

会议邀请丨众星邀您相聚百岛之城,共赴第一届全国先进光源光学与技术研讨会

第一届全国先进光源光学与技术研讨会将于2024年1月9日-12日在广东省珠海市举行。光学技术是先进加速器光源的关键瓶颈,严重影响光源性能的发挥。当前我国加速器光源蓬勃发展,迫切需要发展光学技术,以应对先进光源建设和应用的挑战。此次会议将邀请国内专家进行学术报告,并举办专题研讨及学术张贴报告展等学术活动,旨在交流国内先进光源光学与技术领域的最新研究成果和进展,讨论国内外研究发展的趋势,解决先进光源建设和应用的迫切需求。众星联恒有幸作为全国光源光学首届研讨会的赞助商参与此次会议,我们诚挚邀请各位专家学者莅临众星展台交流洽谈,期待与您不见不散!CSEAC 2024年1月9日 – 1月12日(9日报道) 广东省·珠海市  珠海中海铂尔曼酒店1会议主题受中国物理学会同步辐射专业委员会委托,由中国科学院高能物理研究所承办,中国科学技术大学国家同步辐射实验室、中国科学院上海高等研究院/上海光源、上海科技大学、中国科学院大连化学物理研究所等单位协办的第一届先进光源光学与技术研讨会,旨在加强国内学者之间的学术交流、标准统一、成果展示和合作研究,进一步推动我国先进光源光学与技术研究领域的深入发展并扩大在国际上的影响力。2会议内容1)光学理论及设计(束线光学设计、光束线对光学技术需求、光学理论发展、模拟追迹、插入件光学、新光学方法)2)光学检测和诊断技术(实验室和在线光学元件检测技术、波前检测技术、能谱诊断、时间诊断、相干性检测、稳定性诊断)3)关键光学元件加工技术 (反射镜多层膜、晶体、光栅、弯晶、折射透镜等核心元器件加工)4)束线光学设备开发 (多物理场分析、精密机械设计、稳定性、机电控制、光机系统开发3会议日程日期事项时间1/9会议代表报道14:00-21:001/10大会开幕及大会报告全天1/11大会报告全天1/12大会报告及闭幕8:30-12:00TOP-UNISTAR关于众星联恒

企业动态

2024.01.06

聚焦XUV辐射,如何让光“保持初心” -Hartman-Shack波前传感器

Hartman-Shack波前传感器实现XUV、X-ray光束的波前、光斑参数的实时探测波前传感器可同时检测入射光场的相位和强度,是近红外到软X射线波段重要的光源在线波前诊断工具,在同步辐射光束线调试(如聚焦镜、K-B聚焦系统的调节)、分析高次谐波和自由电子激光等XUV、X-ray光源的位置、形状和尺寸和FEL用户实验诊断(当时主要实验是对于FEL光束透明时,可以用户于单发光斑的尺寸为位置测试)等方面非常广泛的应用。聚焦XUV辐射,该如何让光“保持初心”对于XUV泵浦探针实验及高分辨成像表征而言,要获得高强度的XUV辐射输出,光束的高度聚焦和超快时间结构的保持非常重要。然而,固有像差(包括几何像差和色散像差)导致的输出XUV光在成像平面上的光学畸变,将对阿秒光学、成像等应用造成不利的影响。2004年,日本科学家D. Yoshitomi等人[1]创造性地提出了基于光学波前整形的优化控制技术,利用IR激光波前传感器及变形镜构成的自适应光学系统对驱动激光脉冲波前进行整形优化,在17~28nm波段获得了13倍增幅的高次谐波输出,该项工作对于优化高次谐波强度以达到非线性相互作用状态具有非常重要的意义。Hartmann-Shack波前传感器是目前最为常见的在线波前整形诊断方法(如图1所示)。该方法的核心思想是通过模拟几何光学追迹,反演重构出入射光场实际的波前信息。简单来讲,就是使用一组微透镜或微孔阵列将入射光束分割成一系列微小光束,并根据焦平面处CCD探测器对这些微束的成像及光强空间分布信息,反推出入射光场的波前相位和强度信息。因此,相较于传统的刀边或显微成像等焦斑成像方法,Hartmann-Shack波前传感器能够在不影响实验光路的情况下对聚焦光的波前像差进行在线诊断和反馈,甚至可实现单发脉冲光场的幅度和强度检测。图1基于Hartmann-Shack波前传感器的(a)波前整形监测及(b)原理示意图[2]。将波前传感器与XUV聚焦元件相结合,实现XUV波段的波前诊断优化,能够进一步拓展其应用领域。但相比于红外激光聚焦条件,EUV和软X射线受材料的强吸收衰减,使得XUV光束的调控难度急剧增加,针对XUV辐射(尤其是宽带宽的高次谐波辐射)聚焦和波前整形尤其困难。尽管非周期性多层膜镜可实现宽带的XUV反射,但反射率都比较低;掠入射椭球镜原则上也可满足宽带的高次谐波反射,但受光束尺寸及其稳定性影响较大。利用Hartmann-Shack波前传感光学系统实现宽带高次谐波调控微聚焦利用Hartmann-Shack波前传感器对聚焦后的谐波实现在线诊断和优化调控,首先需要确定导致波前畸变的主要像差来源。针对宽带的XUV聚焦,瑞典隆德大学Anne L’Huillier教授[2]等人提出了一种基于Wolter结构的双超环面反射镜光学系统,利用模态技术将波前分解为了Zernike多项式的加权和,实验分析结果如图2所示。结果表明,像散是主要的像差来源,占了完美波前偏差的绝大部分。水平测角仪贡献产生了0°像散,而旋转和垂直测角仪则贡献产生了45°像散。这些不同的行为帮助快速确定并优化聚焦几何。图2主像差的相对Zernike系数与(a)旋转;(b)水平测角仪和(c)垂直测角仪的角度函数关系。根据实验测得的发散角计算,优化后的波前向焦点的反向传播产生的全宽焦斑尺寸为3.6×4.0μm2,这与光束追迹模拟预测的最小焦斑尺寸3.0×3.2μm2吻合较好,对比数据如图3所示。该研究工作将Hartmann-Shack波前传感光学系统应用到XUV波段的聚焦条件优化,为宽带高次谐波辐射的调控聚焦提供了新的解决方案。图3(a)波前测试结合反向传播计算和(b)光束追迹模拟得到的焦斑尺寸对比结果。当前,德国HP Spectroscopy公司联合哥廷根激光实验室共同推出了基于Hartmann-Shack波前传感器的光学系统,可实现目前已经在德国DESY自由电子激光FLASH BL3光束线上使用[3],对13.3nm波长的EUV脉冲获得了较高的波前测试精度,结果如图4、5所示。可以看出,在波前整形优化前的光学畸变主要来源于像散,整形后的像差得到明显改善(消除像差效率超过60%)图4在FLASH BL3光束线上使用Hartmann-Shack波前传感器的自适应光学系统(a)聚焦前,(b)调试过程中及(c)聚焦后的波前测试结果。测试波长为13.3nm。图5 用于FLASH的XUV波前传感器实物图主要系统参数除了可以提供整套的XUV、X射线波前传感器解决方案,我司还可提供各类型的微纳波前相位调制板2维硅孔间距:25μm 孔:12.5μm 2维硅孔间距:30μm 孔:3μm金孔阵列间距:60μm孔:3,4,5μm金厚度:~95μm金孔阵列间距:60μm孔:3,4,5μm金厚度:~95μm关于HP SpectroscopyHP Spectroscopy公司位于德国,一直以来致力于多学科交叉领域,可提供XUV波前诊断光学系统、激光驱动等离子体EUV-软X射线光源、平场光栅谱仪、单色仪、X射线吸收谱仪在内的定制化解决方案。主要团队由X射线、光谱、光栅设计、等离子体物理、beamline等领域的专家组成。长期与全球领先的研究机构的科学家维持紧密合作,关注前沿技术,保持产品的迭代与创新。北京众星联恒科技有限公司作为德国HP Spectroscopy系统在中国区的代理,为中国客户提供所有产品的售前咨询,销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的EUV、X射线产品及解决方案。如果您有任何问题,欢迎联系我们进行交流和探讨。参考文献[1] Yoshitomi, D., Nees, J., Miyamoto, N. et al. Phase-matched enhancements of high-harmonic soft X-rays by adaptive wave-front control with a genetic algorithm. Appl. Phys. B 78, 275–280 (2004).[2] Coudert-Alteirac, H.; Dacasa, H.; Campi, F.; Kueny, E.; Farkas, B.; Brunner, F.; Maclot, S.; Manschwetus, B.; Wikmark, H.; Lahl, J.; et al. Micro-Focusing of Broadband High-Order Harmonic Radiation by a Double Toroidal Mirror. Appl. Sci. 7, 1159-1170 (2017).[3] Keitel B., Plönjes E., Kreis S., Kuhlmann M., Tiedtke K., Mey T., Schäfer B., Mann K., Hartmann wavefront sensors and their application at FLASH. J. Synchrotron Rad. 2, 43-49 (2016).免责声明:此篇文章内容(含图片)部分来源于网络。文章引用部分版权及观点归原作者所有,北京众星联恒科技有限公司发布及转载目的在于传递更多行业资讯与网络分享。若您认为本文存在侵权之处,请联系我们,我们会在第一时间处理。如有任何疑问,欢迎您随时与我们联系。

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2024.01.06

读懂太阳“脸色”, 太空天气预报-小型化低功耗粒子探测器MiniPIX TPX3 SPACE的多功能

MiniPIX TPX3 SPACE面对浩瀚苍穹,我们的先辈曾认为其中可能除了星星点点外,空无一物,于是将其称之为“太空”。但渐渐地,人们开始意识到太空并非空洞无物,而是充满了等离子体、宇宙射线、电磁场等各种物质,存在着种种复杂的物理现象。随着1957年世界上第一颗人造卫星成功发射,人类开始进入并利用太空,太空与人类的生产和生活日益紧密相连。就如同我们需要依靠天气预报来规划生活一样,为了规避太空灾害、更好地探索和利用太空。人类,特别是宇航员亟需“太空天气预报”,及时监测太空环境并精确预测其变化规律。“空间技术深刻改变了人类对宇宙的认知,为人类社会进步提供了重要动力,同时浩瀚的空天还有许多未知的奥秘有待探索,必须推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展。”Advacam 正在推出一种创新型的太空天气预报技术。这项技术可对太阳活动的加剧及时发出警告。太阳活动会对宇航员的健康造成危害,并破坏卫星和航天器中敏感的机载电子设备的功能,这项技术将使诸多太空探索活动大大受益。MiniPIX TPX3 SPACE 粒子计数探测器的技术最初是为了满足欧洲核子中心(CERN) 大型强子对撞机LHC 的基础粒子物理研究而开发的。MiniPIX TPX3 SPACE 重量只有几十克,但可以同时分辨每个粒子的类型、能量和方向,这是其他任何空间辐射剂量计都无法实现的。目前,有14个 ADVACAM 的探测器正在国际空间站上运行。在美国国家宇航局(NASA)猎户座飞船(Orion)绕月飞行期间,ADVACAM的芯片也搭载其上。英国OneWeb 正在为其卫星互联网星座测试这些芯片。此外,该相机还承担国际月球站 Gateway 的辐射监测任务。“现在 ADVACAM 在其探测器应用方面又提出了雄心勃勃的新目标:预测宇宙天气,并引入 4 个新的监测级别。Level 1监测总辐射剂量高能粒子可以穿透航天器,对机组人员和设备都有很大的风险。因此,探测器监测总剂量的能力至关重要,例如对规划任务持续时间或卫星寿命。Level 2适应性保护措施       ADVACAM 的探测器还可以确定入射辐射的方向、能量和粒子类型。这些独特的功能使其能够及时适应即将到来的危险。这个想法是,只有当探测器检测到真正危险的辐射时,才启动屏蔽或“安全模式”等保护系统。就像人们看到乌云时会打伞一样。Level 3宇宙天气预报通过识别粒子类型,我们的相机支持宇宙天气的预测。较轻的粒子从太阳到达地球的时间要比较重、能量更大、更有害的粒子早几分钟。这为启动防护措施创造了宝贵的时间窗口,而针对真正危险粒子的警报可以提前三十分钟。Level 4卫星星座预警系统在过去十年中,大型卫星星座已经出现。为它们配备这样的探测器可以创建一个预警系统。探测到危险活动的卫星可以向他人发出警报,确保我们在进入辐射暴露区域时及时做好应对潜在威胁的准备。“作为卫星组件的 MINIPIX TPX3 SPACE/紧凑、耐用的设计适合在太空和真空条件下使用。作为一种独特的解决方案,可集成为辐射监测仪,具有预测宇宙天气的能力。 • 尺寸:90 x 32 x 11 毫米 • 重量:  • 功耗:  • SW:提供数据处理软件用 500 µm 硅传感器的 TPX3 探测器跟踪太阳风暴粒子示例ADVACAMADVACAM 致力为多学科交叉业务领域提供从硅传感器制造、微封装加工到光子计数探测器的  X 射线成像全产业链解决方案。探测器团队源自捷克理工大学实验及应用物理研究所,核心技术特点是其混合光子计数X射线探测器(应用  CERN 的 Medipix/Timepix 系列芯片)没有缝隙(no Gap), 因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、中子成像方面有极其突出的表现。其半导体芯片团队源自芬兰 VTT 技术研究中心,在传感器研发、加工,晶圆焊撞和倒装焊接等领域拥有 30 多年的经验。北京众星联恒科技有限公司作为捷克ADVACAM 中国区总代理我们已在中国市场推出相应技术支持,为国内探测器的研发团队(包括企业)就传感器加工、各种类型晶圆的焊撞和不同形状的混合像素探测器的倒装焊接等方面需求提供工艺服务。我们提供搭载 Timepix、Timepix  芯片的 MiniPIX 探测器样机、Medipix3 芯片的 WidePIX 1*5 CdTe 的探测样机,国内目前已有众多客户将  MiniPIX、AdvaPIX 和WidePIX 投入到空间辐射探测、X 射线小角散射、X 射线光谱学、X  射线应力分析和 X 射线能谱成像等领域的运用之中。随时欢迎对Mini PIX TPX3 SPACE粒子计数探测器设备感兴趣的老师联系我们,并期待各位老师对包括粒子计数器宇宙天气预测在内的技术讨论。

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2024.01.06

高精度同步辐射镜片的制造工艺

同步辐射是当前许多科学和工业领域中的高性能仪器。对这种光源的日益关注为基础和应用研究开辟了新的可能性。同步辐射射线工具将研究者带入了原子尺度的世界,这归功于同步辐射的极小波长和超高真空室。因此,对所使用的光学元件有非常严格的规格要求。高热导率和低热膨胀对同步辐射镜片基底(低的形变)来说是必要的,同时还需要良好的光学加工性能和长期稳定性。高精度同步辐射镜片同步辐射金镜以掠入射光学元件的质量以表面形状误差为特征,这是一种描述实际形状与理想表面之间最大(PV)或平均(RMS)偏差的术语。由于斜入射光学元件的聚焦质量主要由表面上的斜率分布决定,因此更常用RMS斜率误差作为全局形状精度的规格要求。典型值为 0.05 微弧度/ RMS(用于平面表面)至 0.1 微弧度/ RMS(非球面表面)。在可视化干涉检测中,通常使用测试波长(PV或RMS)的百分比来描述面型精度,例如“λ/130(RMS)@ 633nm” - 在测试波长λ=632.8nm下。干涉测量技术最适合于平面和球面表面。如果使用组件特定的零透镜,还可以测试非球面表面。该透镜可以补偿由非球面变形引起的波前像差。微粗糙度可以通过微干涉仪或 3D 光学轮廓仪进行测量,分辨率应优于 0.1nm,例如 Zygo 公司的“NewView 5000”。同步辐射镜的典型表面几何形状平面=>(达到最佳斜率误差);球体、圆柱体=>(非常好的斜率误差);超环面、椭圆/抛物柱体、椭圆环=>(良好的斜率误差); 椭球(旋转)、抛物面、双曲面;自由形表面=>(良好的斜率误差)。同步辐射镜的典型基底材料对于低同步辐射通量:Zerodur®、Astrositall®(Sitall CO-115M)熔融石英ULE™玻璃(Pyrex,BK7等)对于高同步辐射通量:硅(单晶)碳化硅(CVD) 镀电镍层的铜镀电镍层的铝制造技术同步辐射镜有两种技术:直接制造和负模具复制。直接制造过程通常包括以下步骤:研磨用于预制造基板和光学表面几何形状;蚀刻用于减小应力和亚表面损伤;研磨用于在侧面实现良好的热接触,并优化光学表面以进行后续步骤;抛光用于通过多个步骤来修正和平滑表面。为了达到所需的质量,测量和抛光之间需要非常密切的交互作用。根据镜子的几何形状和所需的精度,残余误差的细微修正必须通过以下方式进行:传统抛光;用于平面和球面镜子,rms 粗糙度:计算机控制的细微修正抛光工具;用于高端非球面成像(离子束;用于任何形状的光学表面的高端成像(金属镜子也可以通过金刚石车削方法和复制技术进行制造。涂层常用的涂层材料:Au,Pt,Rh,Ni,Pd,Al,Si,Ru,SiO2,Al/MgF2 等。在某些情况下(例如 Ru),需要一层薄的 Cr  粘结层(约  0.4 nm)来减小应力并保持微粗糙度性能。实际上,每个涂层生产商都拥有“艺术涂层”超紫外高反射镜的专业知识。同时我们还可以提供“special EUV HR”(=> XUV),适用于 λ 铂金  Standard EUV (Au_40nm/ Cr_binder)镍R=60% (55-58%)@200nm -65nmR=60% (55-58%)@200nm -65nmR=64% (68-60%)@200nm -120nmR=66% (60-69%)@ 65nm -27nmR=62% (55-65%)@ 65nm -25nmR=58% (60-56%)@120nm - 40nmR=57% (60-55%)@ 27nm -22nmR=65% (70-60%)@ 41nm - 30nmR=62% (60-65%)@ 22nm -12nmR=64% (61-70%)@ 25nm -15nmR=45% (60-30%)@ 30nm - 20nmR=52% (55-50%)@ 12nm -10nmR=65% (71-70%)@ 15nm - 9nmR=35% (30-40%)@ 20nm - 16nmAu、C 和 Be 镀层在 1 埃下的反射率及在临界角下的能力带宽:可提供的同步辐射镜片类型 (参考参数):基底材料: Sitall CO-155M (Zerodur); Fused Silica; Si; SiC  CVD etc.HR COATING (with Ion Beam Assistance): Standard EUV (Cr_binder  +Au_40nm): HR @ 25- 200 nm at AOISpecial EUV (Cr_binder +Au +Ingredients): XUV HR @ 2-70 nm at  AOI极限参数标准参数尺寸Up to 1200 mmUp to 500 mm有效尺寸Up to 100 %90 %曲率公差Down to 0.01 %0.5 %微粗糙度 [nm], RMS0.4~2斜率误差 [microRad], RMS0.1 – 纵向 0.5 – 横向5-纵向 15 – 横向面型精度for λ test =632nmλ / 130λ / 25欢迎有需要加工此类高精度镜片的老师联系我们,我们将为您提供镜片设计与加工方案的专业技术支持。

参数原理

2024.01.06

直接转换8μm混合像素CMOS X射线探测器在材料科学中的新应用

加拿大 KA imaging DXC 会议海报:直接转换 8μm 混合像素 CMOS  X 射线探测器在材料科学中的新应用背景介绍:01在 20keV 以上,X 射线成像探测很难兼得高分辨率和高探测效率。X 射线探测器的性能限制了实验的范围,阻碍了通过衍射和层析成像技术来理解材料中复杂纳米级结构的进展。混合像素1,2,3/光子计数X射线直接探测器闪烁体4 X射线间接探测器优势使用高原子系数传感器材料来获得足够的硬X射线探测器效率使用小像素CMOS和放大光学元件分辨精细特征劣势相对大的像素尺寸(≥ 50 µm)对于大于20keV的能量不是最优的局限像素大小有限,因为需要将读出电路的每个像素与光电传感器通过焊锡凸块与倒装焊工艺连接闪烁体必须很薄,以落在物镜的景深内,以获得最佳的空间分辨率当在适于访问原位环境和深埋体积5的高穿透 x 射线能量(即>50keV)下实施时,布拉格相干衍射成像(BCDI),可以深入了解晶体材料的结构和动力学积。然而,在高能量下的压缩倒易空间给现有提供足够的空间采样的探测器带来了挑战。暗场 x 射线显微镜(DFXM)提供了对嵌入式晶粒结构的无损非破坏性观察。放置在衍射光束中的 x 射线光学器件提供了衍射颗粒的倒易空间敏感的空间映射7。然而,由于许多  x 射线光学器件的效率相对较低,故带来了挑战。当使用二维系统(如薄膜几何形状)时,这种情况更加复杂,从而大大降低了衍射强度。由于仪器存在机械不稳定性,较长的曝光时间导致较低的分辨率,降低了这项技术的优势7。BCDI 和 DFXM 是将极大地受益于具有微米级分辨率的高效,直接转换探测器的技术案例。加拿大 KA imaging Inc.  生产了一种新的 1600 万像素 X 射线成像探测器,像素尺寸为 8 μ m,对 20 keV 以上的硬 X 射线能量具有很高的探测效率。在 Advanced Photon Source 上使用光束线 1-BM-B,使用高达 63 keV 的硬 x 射线能量对 100 万像素原型机进行了表征。用微聚焦源对 60 kV 下的探测量子效率(DQE)进行了表征。探测器技术:02将 3T APS 像素设计的定制 CMOS 芯片与非晶硒(a-Se)光电导体混合(图1)在 CMOS 上SS直接沉积了 100µm 厚的非晶硒(a-Se)层。在对顶部电极施加偏置电压的情况下 a-Se 变得光敏区域,产生 5-10 V/µm 的电场。a-Se/CMOS  混合探测器技术实现了对于高达 100KeV硬  X 射线能量的高探测量子效率,同时具有最小电荷扩散的像素尺寸。图1. 定制 CMOS 读出集成电路的三晶体管(3T)像素设计。探测器参数:03项目参数传感器非晶硒 (a-Se)传感器厚度100 µm (标称)量子效率 (标称)90% at 20 keV29% at 40 keV11% at 60 keV3% at 100 keV读出芯片CMOS像素尺寸8 µm x 8 µm像素规格4096 × 4096 = 16,777,216 pixels (16-megapixel)缺陷像素感光面积32.8 mm × 32.8 mm探测能量范围13 – 100 keV (not tested at 帧率0.25 – 2 Hz动态范围180e –701250e (71.8 dB) (标称l)模数转换深度14-bit尺寸 (W x H x D)269 mm x 245 mm x 117 mm重量7.0 kg线性度线性度(图2)作为积分时间的函数进行测量,最高可达满井容量的 34%。在 21keV 时每像素的通量为 2204 个光子/s/像素,在 63keV 时为 6865 个光子s/s/像素。图2 . 作为积分时间函数的线性度。对于 21keV(圆形)和 63keV(正方形),线性拟合(虚线)的R2值分别为 0.99774和0.99790空间分辨能力JIMA线对卡(1µm金图案)的吸收能力足够在 21keV 产生高对比度条形图案图像(图3)。以21keV获取的JIMA RT RC-05线对图案图像(左)。对比间隔为40µm、30µm、15µm和8µm的三个线对的截面衬度(右)。其中横坐标是像素,纵坐标是强度响应度响应度是作为 a-Se 转换增益的函数来测量的,该增益取决于所施加的电场13(图4)。在 21keV 时每像素的通量为 2381 光子/s/像素,在 63keV 时为 3851 光子/s/像素。当与非晶硒在 63keV 和 5.5V/μm 下 683EHP/光子的响应度耦合时,探测器的读出噪声为 180 电子 RMS,可以实现 4 的信噪比,这使得能够在高能下进行单光子探测。图4. 对于21keV(圆形)和63keV(正方形),100μm a-Se作为电场函数的响应性。还显示了一个经验模型(线条)空间分辨率使用倾斜边缘技术测量 63keV 下的 MTF(图5)。每像素的通量为 6865 个光子/s/像素。在奈奎斯特频率 64lp/mm 下的 10% MTF 与模拟数据相差不到几个百分点。图5. 在为63 keV下测量了MTF(蓝色)。同时展示了像素本身的模型预测(虚线)以及来自像素和a-Se的组合贡献的模型预测(黑色)探测器量子效率使用 Amptek CdTe-123 光谱仪测量 60kV 钨靶 x  射线光谱。观察到 X 光的堆积,因此绝对光子计数不可靠,然而,堆积抑制使光谱失真最小化。作为替代方案,使用半经验钨靶光谱模型确定每单位暴露的总通量为 1.28×108mm-2 R-1。根据测量的半值层对模型进行了调整。比较如图6所示。图6. 校准的半经验 X 射线能谱模型和 2mm Al 过滤的 60kV 光束质量的光子计数器数据(平均能量为34.3keV)图7. 使用倾斜边缘技术的实验预采样 MTF 与单独建模的像素进行了比较,并包括来自 a-Se 的所有贡献使用斜边技术测量了预采样MTF(图7),相应的 LSF 的FWHM 为 8.7 μm。使用 MTF 和 NPS(未显示)结果,以及 hvl 校准的光谱模型和暴露测量,计算了 DQE(图8)。发现Nyquist 的 DQE 略低于 10%图8. 实验 DQE(点)和预测 DQE(黑线)结论:0463keV 下测量的响应度已经证明单光子 SNR 为 4。在 60 kV 下测量的 DQE 显示出高的探测效率。使用 63keV 光子测量的高空间频率下的 MTF 证明了一种探测器技术的成功发展,该技术可以推进材料科学应用的研究,如相位对比层析成像和在能量 >50keV时使用 BCDI 对大块晶体材料中的纳米级晶格畸变进行高空间分辨率成像。该技术还将促进 20 keV 或以上 x 射线能量的新型同步加速器成像应用,例如 DFXM。相关阅读相衬显微CT和非晶硒探测器在农业和自然中的应用跨向理想X射线探测器的一小步-高分辨、非晶硒X射线探测器及其应用加拿大KA Imaging相衬显微CT-inCiTe™落户英国格林威治大学KA Imaging高性能、非晶硒X射线探测器交付美国阿贡国家实验室KA Imaging 源自滑铁卢大学,成立于 2015 年。作为一家专门开发 X 射线成像技术和系统的公司,KA Imaging 以创新为导向,致力于利用其先进的 X 射线技术为医疗、兽医学和无损检测工业市场提供最佳解决方案。公司拥有独家开发并自有专利的高空间高分辨率非晶硒(a-Se)X  射线探测器 BrillianSeTM,并基于此推出了商业化 X 射线桌面相衬微米 CT inCiTe™。 北京众星联恒科技有限公司作为 KA Imaging 在中国地区的独家代理,全面负责 BrillianSe™ 及 inCiTe™ 在中国市场的产品售前咨询,销售以及售后业务。KA Imaging 将对众星联恒提供全面、深度的技术培训和支持,以便更好地服务于中国客户。众星联恒及我们来自全球高科技领域的合作伙伴们将继续为中国广大科研用户及工业用户带来更多创新技术及前沿资讯!References1. Bellazzini et al. (2015). Journal of Instrumentation, 10, C01032.2. Greiffenberg et al. (2021). Sensors, 21, 1550.3. Philipp et al.(2020), Journal of Instrumentation, 15, P06025.4. Martin, T. & Koch, A. (2006). Journal of Synchrotron Radiation, 13, 180-194.5. Maddali et al. (2019). Physical Review A, 99, 053838.6. Maddali et al. (2018). Scientific Reports, 8, 4959.7.Kisiel et al. https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.07303 (submitted to Optics Letters8. Scott et al. (2021). Journal of Synchrotron Radiation, 28, 1081-10899. Scott, C. C. (2019). PhD Thesis, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada.10. Scott et al. (2014). In Medical Imaging 2014: Physics of Medical Imaging, SPIE, 9033, 90331G.11. Scott et al. (2015). IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM).12. Karim, K. S., Scott, C. & Li, Y. (2020). US Patent No. 10,627,530, US Patent and Trademark Office.13. Kabir et al. (2019). Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30.

应用实例

2024.01.06

用于光子计数X射线探测器的新型Cr补偿GaAs传感器

在过去的十年中,X 射线光子计数型探测器已经被证实是 X 射线成像领域的一项颠覆性技术,其主要特点是面积大、像素数量多、读出时间短、动态范围宽、无暗电流、无读出噪声以及出色的点扩展函数。随着高原子序数半导体(如CdTe、CdZnTe、GaAs)的制造技术不断改进,如今已达到探测器级质量,使其用作直接探测层成为可能,将良好的探测灵敏度扩展到更高的 X 射线能量,从而为 X 射线成像领域的发展提供了更多的可能性。通常这些半导体材料的几个重要性能需要被考虑,以此决定适用于哪一种应用领域,包括晶体质量、平均原子序数、平均电离能、电阻率、载流子迁移率、能带间隙、荧光问题等等。下图总结了三种半导体材料的相关性能并给出了吸收效率曲线。GaAs 与 Si 相比有着更高的平均原子序数,说明对中、高能射线的吸收效率更好,更宽的能带间隙意味着更低的暗电流以及更好的耐辐照性,更快的电子迁移率代表着更好的电荷收集效率。GaAs 与 CdTe 相比荧光概率更小且荧光光子距离短(GaAs 50%, 11-12 keV vs CdTe 85%, 26-31 keV),且更优的辐照稳定性意味着更高的成像质量。制造新型 Cr 补偿 GaAs 传感器首先需要由通过 LEC  (Liquid Encapsulated Czochralski)法生长 n 型 GaAs 晶圆,获得 3 英寸或 4 英寸的高质量晶圆。GaAs 晶圆再经退火、抛光、光刻、溅射、切割、倒装焊等步骤制成新型 Cr 补偿 GaAs 探测器,如下图所示。与传统的利用势垒结构的空间电荷区的 GaAs 半导体结构不同,新型 Cr 补偿 GaAs 半导体通过高温扩散将 Cr 掺杂到 n 型 GaAs 的外延层。在经过补偿的半导体中,耗尽区的概念不再有效,因为电场分布不再受空间电荷区中离子浓度的影响,而仅由半导体结构中电阻值分布的均匀性决定,电场在整个材料中基本上是均匀的。由于电荷输运通常受到引起额外噪声的电荷捕获的影响,如果材料不是完美的晶体,晶界和位错可能会使电荷偏离其正常的传输模式而引起空间畸变。目前的 Cr 补偿工艺已成功应用于厚度达 1 mm 的 GaAs 传感器,其电阻率值在室温下超过 109 Ω*cm。目前,Advacam 原传感器技术团队-Advafab 公司传感器制造业务全线升级,除了能制造高质量的 Si 和 CdTe 传感器之外,Advafab 还研发了新型 Cr 补偿 GaAs 传感器。我们可向客户提供高质量像素探测器模块产品和辐射传感器制造及半导体集成服务的全线半导体解决方案:Top-Unistar和Advacam联合推出光子计数、像素化X射线探测器探测模块加工解决方案由于 GaAs 的高电阻率,传感器采用无保护环设计,这样的无边缘 GaAs 传感器是大面积无缝拼接的必要核心部件。在读出芯片和传感器连接过程中,采用低温 In-Sn 焊点,使得探测器模块获得最好的连接效果,提高了工作像素的良品率。如下图所示,Advafab 利用 500μm 的 GaAs 传感器和 Timepix 读出芯片制成的探测模块对 PCB 和花朵成像,能清晰拍摄出它们的内部细节。得益于新型 Cr 补偿 GaAs 传感器适中的平均原子序数、较快的电子迁移率、辐照稳定性以及低荧光产额,它在高通量 X 射线成像和医学成像等领域有着重要的研究价值。特别是相较于其他高原子序数材料 CdTe 和 CdZnTe,GaAs 表现出更强的辐照稳定性(更少的极化)。Advafab 已经利用 500μm 的 GaAs 传感器和 Timepix2 读出芯片制成的探测模块进行了初步测试,在长时间受高通量 X 射线辐照下,探测器整体呈现出较好的均匀性和辐照稳定性,且信噪比的中值高达 2000,如下图所示。只有很少一部分像素的计数值下降 10-20%,可能是由于长时间辐照后俘获的载流子累积导致的电场退化,以此造成计数率降低。(边缘 mask 区域是良品率问题而出现的像素缺陷)ADVACAM 致力为多学科交叉业务领域提供从硅传感器制造、微封装加工到光子计数探测器的 X 射线成像全产业链解决方案。探测器团队源至捷克理工大学实验及应用物理研究所,核心技术特点是其混合光子计数 X 射线探测器(应用CERN的Medipix/Timepix系列芯片)没有缝隙(no Gap), 因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、中子成像方面有极其突出的表现。Advacam 与NASA(美国航空航天局)及 ESA(欧洲航空航天局)保持长期良好的项目合作关系。2021年,spin off 子公司 Advascope 专为电子显微镜EM 应用提供定制化粒子探测系统。北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司中国区的总代理,也在积极推广Timex / Medipix芯片技术,并探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用,目前已有众多客户将MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台搭载Timpix、Timepix3芯片的MiniPIX探测器样机、Medipix3 芯片的WidePIX 1*5 CdTe探测器样机,我们也非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们,我们可以一起尝试做更多的事情。参考文献:1. Tyazhev A V, Budnitsky D L, Koretskay O B, et al. GaAs radiation imaging detectors with an active layer thickness up to 1 mm. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2003, 509(1-3): 34-39.2. Fiederle M, Procz S, Hamann E, et al. Overview of GaAs und CdTe pixel detectors using Medipix electronics. Crystal Research and Technology, 2020, 55(9): 2000021.3. Zambon P, Gkoumas S, Taboada A G, et al. Spectral and DQE performance of 300 μm and 500 μm thick GaAs: Cr X-ray photon counting detectors for imaging applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2021, 992: 165046.

应用实例

2023.11.01

会议预告 | 2023 Source Workshop + 同期EUVL及光源相关短期课程

由EUV Litho, Inc.组织,德国Fraunhofer Institute for Laser Technology, ILT、亚琛工业大学 (RWTH-Aachen University)以及EUV-IUCC联合举办的2023 Source Workshop 研讨会将在本月于德国亚琛举行。本届光源研讨会将重点关注与极紫外 (EUV) 和软 X 射线源相关的最新科学和技术发展。本次Source Workshop研讨会前,EUV Litho, Inc.还组织有两场线上的短期课程,分别聚焦EUV Lithography及EUV and Soft X-Ray Sources。EUV Litho, Inc. 由 Vivek Bakshi 博士创立,是一家致力于通过咨询、研讨会和教育课程推广 EUV 光刻的组织,负责组织年度 EUVL 研讨会、EUV 和软 X 射线源国际研讨会以及全球 EUVL 短期课程。我们的合作伙伴荷兰Isteq公司将深度参与本次研讨会。Mikhail Krivokorytov博士受邀出席,并将在Session 4B: Metrology Sources分会场作专题报告“EUV LPP light source based on fast rotating target-Target material variants and way to increase spectral brightness”。Alexander Tovstopyat博士以Poster形式参与交流。同时,我们另一位伙伴,来自德国optiXfab公司的CEO -Torsten Feigl,也受邀出席了本次研讨会。他将担任第十分会场Optics and Metrology的主持人,并带来精彩报告,敬请期待。About关于会议1. 2023 Source Workshop 会议时间:2023年10月23日至25日会议形式:线下会议地点:Technology Center Aachen at EuropaplatzTHE URBAN VILLAGEDennewartstraße 25-27, 52068 Aachen, Germany2. 关于短期课程会议时间:2023年10月21日至22日会议形式:线下EUV Lithography Short Course本课程为与会者提供EUV光刻的基本原理,状态和技术挑战的概述。EUV & Soft X-Ray Sources - Source Short Course本课程将概述与EUVL和等离子体源相关的底层物理知识。课程将由David Attwood教授(加州大学伯克利分校)、Gerry O 'Sullivan教授(加州大学都柏林分校)和John Sheil教授(阿姆斯特丹自由大学和ARCNL)授课。10月相关会议International Conference on Extreme Ultraviolet Lithography 20232 - 5 October 2023 | Monterey Conv. Ctr., Steinbeck 3荷兰 ISTEQ  Group坐落于埃因霍温的高科技园区,在开发和制造各种类型的尖端产品方面拥有广泛的专业技术与丰富的经验。ISTEQ Group 致力于为各种工业应用尤其是半导体、材料分析和光谱学应用开发广泛的现成解决方案,公司产品包括:激光驱动等离子体白光光源,DPP/LPP EUV光源、用于 X-ray/EUV/VUV 波段的定制化光谱仪及等离子体诊断设备。德国optiX fab是Fraunhofer IOF孵化的附属(衍生)公司,成立于2012年,旨在商业化Fraunhofer IOF的EUV光学研究和开发活动,致力于设计,开发和制造各类EUV镜。optiX fab为全球芯片制造商、EUV工具和光源制造商以及研究所、大学、同步辐射和全球的EUV研究客户提供定制的用于13.5nm EUV光刻及整个XUV/软硬X光光谱范围内的多层膜和掠入射光学器件。北京众星联恒科技有限公司为中国客户提供所有相关产品的售前咨询,销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的 EUV、X 射线产品及解决方案。如果您有任何问题,欢迎联系我们进行交流和探讨。相关阅读订货即发,三日内送达:高品质13.5nm极紫外/EUV多层膜镜紧凑型高亮极紫外光源介绍及应用

企业动态

2023.10.17

电催化合成氨|实验室桌面X射线吸收谱解密单原子铋催化机理

氮气的电化学还原反应为常温常压合成氨提供了新的解决思路。然而,受催化剂材料自身选择性和低温反应活性的制约,电化学合成氨技术仍面临析氢副反应剧烈、产氨速率低下等重大挑战。从分子尺度上理解催化反应的机制,探索催化剂材料的构效关系,是发展新型催化剂和催化体系的关键。耶拿大学 Martin Oschatz 课题组与牛津大学化学系的Shaoqi Zhan等人合作,利用实验室桌面 X 射线吸收谱(XAS)研究了活性铋金属中心在催化剂材料中的存在形态,并结合密度泛函理论(DFT)计算分析了电催化合成氨的反应机理及潜在的决速步骤。结果表明,催化剂材料中单原子分散的铋主要以具有低电荷中心的 BiN2C2 的形式存在,这对于合成氨过程中*ON 中间体的稳定及产物的脱附具有积极的作用。该项工作证实了,实验室桌面 X 射线吸收谱在表征单原子催化剂材料活性金属中心结构方面具有巨大的潜力,为催化机理的研究提供重要的实验数据支撑。相关研究工作于 2023 年 8 月 6 日发表于 Advance Science 杂志。将 Bi-MOF 通过两步热解过程成功制备了具有 1.6% Bi 负载的单原子催化剂 Bi-N-C,材料在 -0.35 V (vs RHE)提供的最大 NH3 法拉第效率(FE)约为 88.7%,NH3 产率约为1.38 mg h-1 mgcat-1。XANES 光谱结果表明,Bi-N-C 中 Bi 的价态介于 0 价和 +3 价之间(更接近于Bi2O3的氧化态)。EXAFS 拟合结果证实了 Bi-N-C 中几乎不存在Bi-Bi金属键(~ 3.09 Å),只有归属于 Bi-M4 结构的 Bi-C/Bi-N 键(~ 1.44 Å)。与此同时,C 和 N 的 K 边 NEXAFS 光谱结果显示,相比于 NC 和 Bi NPs@NC 而言,Bi-N-C 在 287 eV和401 eV 附近出现明显的吸收峰,分别对应 C 1s→𝝅*共振(C-Bi键)和 N 1s→𝝅* 共振(N-Bi键),这种吸收边能量的偏移是材料配位环境研究的电子学标签。密度泛函理论计算结果表明,NO3- 还原产生NH3经历了8电子9质子的过程,其中 *ON→*NHO 过程为反应的决速步骤,反应的能垒直接决定了 NH3 的产率和选择性。对于Bi-C-N 而言,*ON 被还原为*NHO的反应能垒(0.14 eV)小于 *NOH(1.08 eV),有效促进了反应向着高效和高选择性的方向进行。与 BiN4 相比,*NO3 在 Bi-C-N 上的结合更弱,但 Bi-C-N对*ON→*NHO 的反应决速步骤的能垒(0.14 eV)比BiN4(0.5 eV)更低,这表明Bi-C-N稳定质子化的 *NOH的能力更强。Bader 电荷分析显示,Bi到邻近的N和C的电荷转移,导致 Bi-C-N 中心 Bi 的电荷(0.933e)相对于BiN4的中心电荷(1.178e)降低,导致 *NO 与 Bi-C-N 之间的电子相互作用减少,有利于中间产物的脱附,使得 Bi-C-N 表现出更高的催化反应活性。总的来说,Bi 单原子催化剂局域配位几何及其催化活性之间关系的的建立,充分体现了实验室桌面 X 射线吸收谱在实现极低浓度催化剂样品活性金属中心结构表征方面具有巨大的潜力。更为重要的是,非扫描式 von Hamos 几何的桌面X射线吸收谱可满足一定时间分辨的原位测试需求,为解析环境、催化和能源电池材料固相反应体系动力学研究提供重要的实验表征工具。详细实验装置上图展示了基于非扫描式 von Hamos 几何的实验室桌面X射线吸收谱系统。由微焦点 X 射线光管发射的韧致辐射穿透样品,经高分辨、高反射率的柱面 HAPG 弯晶色散,最后被 2D 阵列混合光子计数探测器记录。材料化学研究人员对实验室 X 射线吸收谱学方法的学术成果是开发和创新商业化产品的基础。2009 年,来自柏林工业大学(TU Berlin)的实验物理学教授 Kanngießer 联合德国联邦技术物理研究所(PTB)的 X 射线光谱学博士 Legall 等人设计搭建了实验室的 X 射线吸收谱仪,这是世界上第一台基于“非扫描式 von Hamos 几何”优化设计的实验室 XAS 系统。高分辨、高收集效率的 HAPG 晶体设计,使得实验室 XAS 谱仪能够同时兼顾高分辨率和高效率的测试性能。十多年来,研究人员一直在不断升级开发这种实验室 XAS 系统并拓展其应用。2021 年 3 月,德国柏林工业大学联合全球短波光谱仪制造企业德国 HP Spectroscopy 公司签署合作备忘录,共同推动了实验室桌面 X 射线吸收谱仪 hiXAS 的商业化。众星联恒是该设备中国的独家代理,全权负责该系统在中国的推广、销售及售后工作。 相关阅读:太强了!看最新非扫描式桌面XAFS谱仪在催化领域出神入化的应用“足不出户,走进XAFS” proXAS高分辨实验室桌面NEXAFS谱仪助力材料化学结构表征分析《Nature》生命起源的超快化学|桌面水窗XAS追踪液相飞秒质子转移过程小尺度,察纹理!实验室软X射线显微和吸收光谱探索微观结构的奥秘HP Spectroscopy德国 HP Spectroscopy 公司成立于 2012 年,致力于为全球科研及工业领域的客户定制最佳X射线解决方案,是全球领先的科研仪器供应商。现可提供 5-12 keV的非扫描式桌面X射线吸收精细结构谱仪hiXAS,以及 200-1200eV的平场光栅软 X 射线吸收精细结构谱仪 proXAS,产品线还包括 XUV/VUV/X-ray 光谱仪,beamline 产品等。主要团队由X射线、光谱、光栅设计、等离子体物理、beamline等领域的专家组成。长期与全球领先的研究机构的科学家维持紧密合作,关注前沿技术,保持产品的迭代与创新。众星联恒作为 HP Spectroscopy 中国区 XAS 系统授权总代理商,为中国客户提供所有产品的售前咨询,销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的 EUV、X 射线产品及解决方案。如果您有任何问题,欢迎联系我们进行交流和探讨。

应用实例

2023.10.17

日本CSC光学浮区炉落户东北大学材料学实验室

今日话题众星联恒携手日本CSC协助东北大学材料学实验室完成FZ-10000型光学浮区炉的安装与调试NEWS”7 月 25 日至 27 日,由我司资深高级工程师唐永森带领的专业技术团队,为东北大学的材料学实验室安装并成功调试了来自日本 CSC 公司的光学浮区炉。这次任务的完美达成,不仅为东北大学的材料研究提供了更先进高效的实验设备,也再次证明了众星联恒在高精尖科研设备领域的专业实力。光学浮区炉是一款重要的材料研究设备,通过光热效应实现材料的高纯度获取,近年来广泛应用于芯片、光伏材料研究等领域。日本 CSC 公司的 FZ-10000 型光学浮区炉,我司的战略合作产品,结合了 6kW 高功率四面镜系统和 0.95MPa 高压惰性气体保护机制,能够显著均匀化温度分布,可实现最长可达 150mm 的高质量单晶生长,处于国际先进水平。在安装过程中,我们通过了现场恶劣安装环境的处置、复杂电气线路的连接和设备稳定性的保障等诸多挑战,确保了设备顺利安装并成功以最优状态运行。在调试阶段,我们指导并培训客户熟练掌握了设备的使用方法。客户顺利完成了晶体生长测试实验,并制备出了质量远超其原本的热熔法设备的晶体。此外,我们还针对客户的实际实验需求,协助客户从日本 CSC 的技术专家处了解学习了目前先进的子晶制备、晶体生长方法以及相关经验参数。本次项目中,我们的团队详尽地考虑了光学浮区炉的温度、湿度、洁净度等运行条件,对设备和实验室布局给予了低成本但高效的优化建议,以确保设备在实验室中达到最优工作状态和最长的寿命,同时还为未来设备更新预留了空间,充分考虑了客户的近中远期使用体验。这些都体现了众星联恒对每个项目的细致入微和全力以赴,致力于提供高质量的服务,满足客户需求。项目完成后,东北大学材料学实验室孙旭东教授、王磊博士及硕士研究生吴宜林先生等诸位专家学者们,对我们团队的敬业精神以及专业技能表示了十分的满意以及肯定,并期待与众星联恒的下次深入合作。这些评价体现了我司在高精尖科研设备领域的专业实力,以及我们以客户满意度为首要任务的服务理念。本次为东北大学材料学实验室提供的高效、专业的安装调试服务得到了客户的高度认可,我司在实验设备的移机、售后方面亦有极为丰富的经验。同时我们也将继续致力于为每一个客户提供高质量的服务,为科研领域的发展做出更大的贡献。谢谢所有支持我们的客户,期待与您的下一次合作。TOP-UNISTAR关于众星联恒微信扫一扫关注该公众号

企业动态

2023.09.11

相衬显微CT和非晶硒探测器在农业和自然中的应用

X 射线成像可提供对农作物和农产品质量、结构和成分的深入了解,从而在农业中发挥重要作用。具体来说,X 射线可用于:种子和谷物的质量评估,以评估谷物质量和可能影响作物产量的缺陷,例如裂纹、虫害或空心种子。检测植物病害和害虫,以尽量减少作物损害,例如昆虫和真菌或生理疾病造成的蛀道。可以使用 X 射线计算机断层扫描 (CT) 分析土壤结构、压实度和根系分布,以了解土壤健康、养分有效性和肥料管理策略。采后质量评估,以评估采收水果、蔬菜和其他易腐烂农产品的内部特性。可以在不损坏产品的情况下检测内部缺陷,例如空洞、碰伤或异物。使用 BrillianSe™ 在40 kV、200 uA 下扫描对咖啡豆的切片像不同的技术 不同的需求目前有许多 X 射线解决方案可供选择,每种解决方案都有其最适合的应用。然而,目前市场上的解决方案无法在不妥协辐射剂量的情况下提供高分辨率图像。 X 射线照相术可捕获农产品(例如种子、谷物或水果)的二维 X 射线图像,提供有关内部结构、缺陷或异物的信息。然而,投影/射线照片中信息的重叠可能会导致区分缺陷/疾病的一些困难。 X 射线计算机断层扫描 (CT)可生成农业样品的三维高分辨率图像,以分析内部结构、根系和土壤剖面。X 射线荧光 (XRF) 光谱可分析农业样品的成分,以确定土壤养分浓度、检测重金属污染或植物组织的矿物质成分。同时XRF 需要特定的设备和专业知识来进行样品制备。 X 射线衍射 (XRD) 可分析土壤、矿物质或植物组织等农业材料的晶体结构。它提供有关矿物学、结晶度和物相识别的信息。但是XRD 设备很昂贵,并且该技术需要样品制备和数据解释方面的专业知识。 X射线荧光成像 (XFI) 结合了 X 射线成像和 XRF 光谱来绘制农业样品的结构图。然后,可以可视化和量化植物组织内的养分分布、金属积累或化学反应。XFI 系统复杂且成本高昂,限制了其在农业中的广泛应用。加拿大KA IMAGING的解决方案更高的分辨率, 更高的衬度,更低的辐射剂量KA Imaging 提供两种独特的用于农业的 X 射线产品:BrillianSe™ 是一款非晶硒 (a-Se) CMOS 直接转换探测器。对于能量高达 100keV光子,它提供了高空间分辨率和高探测量子效率 (DQE) 的独特组合。这种组合能够在低通量和高能量下实现高效成像,以及基于同轴(无光栅)的相位衬度增强,以提低密度材料成像时的灵敏度。相衬技术可实现出色的对比度inCiTe™ 3维 X 射线显微镜是第一款采用 BrillianSe™ X 射线探测器的商用扫描仪。其设计采用基于同轴的相衬成像专利技术,可增强通常 X 射线透明的精细结构的细节。种子的 X 射线成像支持质量控制、研究、污染检测和活性评估。通过提供种子内部特征的非破坏性详细视图,X 射线技术有助于确保种子质量、改进农业实践并支持科学研究。下面,请看相差如何更好地可视化甜椒种子。使用inCiTe 3维 X射线显微镜在 40 kV, 100 uA下成像植物茎在本案例中,inCiTe™ 3维 X 射线显微镜被用于研究植物茎和叶中的木质部组织(死亡组织、固定组织和 CPD 组织)。该设备正用于一项纵向研究,以调查植物对干旱胁迫的脆弱程度。inCiTe™ 三维 X 射线显微镜可以以最高的速度和对比度对植物进行成像。同轴的相衬 X 射线成像可将弱 X 射线吸收的低密度材料,如植物、茎和叶等的可检测性提高几个数量。请注意,二维相位图像清楚地显示了良好的边界轮廓,可以解析更多特征。 相关阅读:跨向理想X射线探测器的一小步-高分辨、非晶硒X射线探测器及其应用加拿大KA Imaging相衬显微CT-inCiTe™落户英国格林威治大学KA Imaging高性能、非晶硒X射线探测器交付美国阿贡国家实验室    KA  Imaging   KA Imaging源自滑铁卢大学,成立于2015年。作为一家专门开发 X 射线成像技术和系统的公司,KA Imaging以创新为导向,致力于利用其先进的 X 射线技术为医疗、兽医学和无损检测工业市场提供最佳解决方案。公司拥有独家开发并自有专利的高空间高分辨率非晶硒(a-Se)X射线探测器BrillianSeTM,并基于此推出了商业化X射线桌面相衬微米CT inCiTe™。 北京众星联恒科技有限公司作为 KA Imaging 在中国地区的独家代理,全面负责 BrillianSe™ 及 inCiTe™ 在中国市场的产品售前咨询,销售以及售后业务。KA Imaging 将对众星联恒提供全面、深度的技术培训和支持,以便更好地服务于中国客户。众星联恒及我们来自全球高科技领域的合作伙伴们将继续为中国广大科研用户及工业用户带来更多创新技术及前沿资讯!

应用实例

2023.09.11

双能量X射线成像技术的发展

X 光成像是一种非常常见的医学诊断和医学成像技术。例如,传统 DR (Digital Radiography) 技术的基本几何示意图如下,X 射线光管发出光子束穿过患者,在平板探测器上产生二维图像。但是由于软组织和硬组织对 X 射线的质量衰减系数差异很大,导致 X 射线在组织识别上的能力受限。例如,为了评估肺部结构而拍摄胸片,在获得的图像中不可避免地被肋骨阻塞。在这种情况下,肋骨是结构噪声的主要来源,因为它们不是我们感兴趣的结构,如下图。成像的组织模糊不清,通常会增大病灶误判的概率。早在 1976 年科学家就提出了利用双能量 X 射线成像技术来降低结构噪声。先分别用低能光子和高能光子拍摄两幅图片,然后根据低能光子和高能光子在不同组织中的质量衰减系数,通过巧妙的扣减算法将患者的投影分解为仅包含软组织和硬组织的图像,如下图。双能量成像最大的挑战在于获得两幅独立的低能(LE)和高能(HE)图像。为了实现这一点,探测器吸收的 X 射线光谱应该对 LE 图像中的低能量光子和 HE 图像中的高能量光子进行重加权。获得这种分离的光谱可以通过两种不同的方式来完成:双发成像 (Double-shot Imaging)和单发成像 (Sing-shot Imaging)。双发成像是最直接的方法,通过改变 X 射线光管的加速电压来拍摄两幅不同能量段的图像,可以在两幅图像之间实现出色的光谱分离,并最大限度地减少图像光谱之间的重叠。但这种方法固有的时间分离会导致运动伪影出现在最后的图像中。例如在改变加速电压的过程中患者发生的心脏跳动、呼吸和肌肉运动等等,都会产生运动伪影。虽然可以使用双光源系统来解决运动伪影的问题,但也意味着更高的成本。此外,双发成像不可避免的增大了辐照剂量,两次曝光将使剂量至少增大 15%。而单发成像则采用双层平板探测器的手段,探测器主要由上下两个探测模块构成,上层探测模块测低能光子,下层探测模块探测高能光子,中间的金属滤片则用于光谱分离,如下图所示。在正常的剂量下,探测器可获得两幅光谱分离的图片,且没有运动伪影。但金属滤片的光谱分离能力有限,而且它会吸收部分光子,从而使得 HE 图像的信噪比较差。近年来,加拿大滑铁卢大学的研究人员开发的一款新兴探测器 Reveal™35C  已经克服了双能量 X 射线成像的局限性。Reveal™35C 具有独特的三层堆叠设计,便于集成, 量子效率高。与其他双能解决方案不同,Reveal™35C只需要一次 X 射线曝光,即使用与常规胸部 X 光相同的辐射剂量,就能消除运动伪影,实现骨和组织的区分,首次实现横向双能图像。Reveal™35C已经获得美国FDA 510(k) 认证和加拿大卫生部许可。在双层平板探测器的基础上将中间的金属滤片更换为一层探测模块,在不损失X射线剂量的情况下,优化了每层闪烁体的厚度以获得最佳的光谱分离,如左下图。在单次曝光下,可以同时获得三幅无运动伪影的图片,即双能图像(扣减算法处理layer 1和layer 3后)、高剂量效率图像(三层图像相加)。此外,多个感光层的高 DQE 使得即使在减少 30% 剂量的情况下,仍能获得高信噪比的图像,如右下图。在临床试验中,利用 Reveal™35C  对两位患者进行成像,如下图。在检查第一位患者的软组织和硬组织图像后,放射科医生确认左下叶有肿块,右下叶有钙化肉芽肿,可能有新的右下叶肿块;第二位患者的骨折则在硬组织图像中清晰可见,这些病灶都是传统 DR 技术所不能发现的。主要参数参考文献:1. Siewerdsen J H, Shkumat N A, Dhanantwari A C, et al. High-performance dual-energy imaging with a flat-panel detector: imaging physics from blackboard to benchtop to bedside. Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2006, 6142: 489-498.2. Shkumat N A. High-performance Dual-energy Imaging with a Flat-panel Detector. Toronto: University of Toronto, 2008.3. Maurino S L, Badano A, Cunningham I A, et al. Theoretical and Monte Carlo optimization of a stacked three-layer flat-panel x-ray imager for applications in multi-spectral diagnostic medical imaging. Medical Imaging 2016: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2016, 9783: 1061-1074.

参数原理

2023.09.11

第11届半导体设备年会(CSEAC 2023 )圆满闭幕

第11届CESAC半导体设备年会圆满闭幕展会回顾2023年8月11日,第十一届中国半导体设备年会(CSEAC 2023)在无锡太湖国际博览中心完美落幕。众星联恒受邀参加此次展会,并与半导体行业同仁相聚于此。此次大会,以“协力同芯抢机遇、集成创新造设备”为主题,围绕“中国半导体设备和材料与核心部件产业链建设”展开相关活动。参展商近400家,包括前道设备、后道设备厂商以及核心部件厂商。众星联恒致力于为国内 EUV/X 射线半导体检测、量测设备厂商及科研用户提供业界一流的 EUV/X 射线核心部件及解决方案,我们在现场展示了部分EUV产品,同时也与众多半导体行业同仁进行了深入的沟通,不仅交流了各种 EUV表征手段的解决办法,比如 EUV 光源表征方案、EUV光刻掩膜版检测方案等,还共同探讨了未来的合作机会和发展方向。现场直击  8月11日,展会圆满落幕。我们由衷的感谢大家莅临指导。未来,我们也将继续精进产品,为中国半导体行业持续稳定发展创造无限可能!EUV 相关产品阅览:TEUS LPP光源:紧凑型高亮极紫外光源介绍及应用▪ 晶圆检测▪ 极紫外扫描光刻工艺链中光学器件检测▪ EUV光刻掩膜版检测科研级CCD相机:德国greateyes科研级、深度制冷、高灵敏度CCD相机  Hi, LOTTE! | 全新封装设计,深度制冷至-100℃,全帧转移内真空相机CCD相机▪ 极紫外光刻▪ 软 X 射线光谱▪ 等离子体发射光谱▪ 高次谐波(HHG)光谱13.5nm EUV多层膜镜片:订货即发,三日内送达:高品质13.5nm极紫外/EUV多层膜镜高分辨间接探测CCD/sCMOS相机:低至亚微米分辨!高分辨、高灵敏度EUV/X射线CCD/sCMOS相机EUV复制镜:以创新为先导,聚焦EUV极紫外/X射线光学器件的研发- 捷克RITE多毛细管:利用多毛细管X光透镜测量镀层厚度-半导体封装的检测菲涅尔波带片:新突破!复合折射透镜和菲涅尔波带片定制组合实现宽能量范围X射线复消色差聚焦光谱仪:EUV光刻测量 XUV/VUV/X-ray光谱仪、单色仪白光光源:可见光波段产品上新|白光光源 薄膜和关键尺寸(CD)计量TOP-UNISTAR关于众星联恒

企业动态

2023.08.17

Timepix探测器用于粒子识别与质子重离子放疗应用

我们传统使用的放疗方式大多是基于 X 射线或者伽马射线的光子放疗,而由于其被物质吸收过程的基本特性,光子放疗的剂量在人体表面达到最大值然后逐渐减少。相较而言,基于质子和重离子的粒子放疗,由于其存在布拉格峰(Bragg peak),可控制剂量集中于肿瘤组织,以减少放疗对健康细胞的伤害。(图片来自Advanced Oncotherapy)(图片来自ProTom International)作为一种先进的治疗方式,其发展与优化过程必然伴随着多种科学手段的应用。特别是对其进行更精准的探测和模拟,必将有利于其治疗方案的规划与实施。我们之前介绍过不同粒子在通过Timepix系列芯片时形成的不同可视化轨迹:CERN Timepix3技术在3D粒子轨迹重建中的应用维也纳自然历史博物馆在线辐射展示波兰科学院核物理研究所与捷克 Advacam s.r.o. 合作,进行了对不同粒子轨迹的 AI 识别,并模拟质子放疗过程,对其剂量,能量转换分布进行了模拟与测量(Paulina Stasica et al 2023 Phys. Med. Biol. 68 104001)。以 Timepix 采集不同粒子轨迹并训练 AI 识别。第一阶段,使用确定粒子种类的单一辐射场下 Timepix 的测试数据,训练预设的 AI 模型。第二阶段,使用放疗质子束在水模体中产生的混合辐射场中 Timepix 的测试数据,训练后的 AI 对其进行识别并输出质子图像。如下图所示:图1. 基于 AI 的粒子识别过程示意图以线性能量转化率(LET, linear energy transfer)可作为放疗过程中电离密度的量化模式。该工作测量比较了不同质子能量不同入射角度的质子束进入探测器感光材料(Si)的LET 谱。以不同能量质子束从不同入射角 β,射入 Timepix 芯片感光层,并形成粒子轨迹。以质子在通过感光层过程中转换/沉积的能量以及路径长度,得到的各入射能量入射角度的质子在 Si 材料中的 LET 谱。如下图所示:图2. 以不同能量质子束从不同入射角射入 Timepix 芯片感光层,形成粒子轨迹,并计算其 LET 谱对 Timepix 相机进行封装后,对质子束在水体中不同深度位置产生的信号进行了测量,得到了各处的平均 LET 分布,以及对水深 149mm 位置的 LET 谱的理论模拟曲线与实测曲线进行了对照。如下图所示:该工作,使用 Timepix,在 AI 算法的辅助下,探测质子束获得LET谱。当前,由于商业化成熟的 LET 测量方案/仪器的缺乏,质子放疗的规划、计算、QA 和 QC 控制仍主要依赖于物理剂量,而非更先进的 LET 计算。而基于 Timepix,可以同时获得位置,谱学和轨迹信息的新型探测器,则是其有潜力的解决方案。Advacam S.R.O.源至捷克技术大学实验及应用物理研究所,致力在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像相机和X射线成像解决方案。Advacam最核心的技术特点是其X射线探制器(基于CERN Timepix、Medipix芯片),没有拼接缝隙(No Gap),因此在无损检测、生物医学、地质采矿、空间探测、艺术品鉴定及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam与NASA(美国航空航天局)及ESA(欧洲航空航天局)保持长期良好的项目合作关系。2021年,spin off子公司Advascope专为电子显微镜EM应用提供定制化粒子探测系统。北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司中国区的总代理,也在积极推广Timex / Medipix芯片技术,并探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用,目前已有众多客户将MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台搭载Timpix、Timepix3芯片的MiniPIX探测器样机、Medipix3 芯片的WidePIX 1*5 CdTe探测器样机,我们也非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们,我们可以一起尝试做更多的事情。TOP-UNISTAR关于众星联恒下期梗概海德堡德国癌症研究中心与捷克Advacam s.r.o.合作,以基于Timepix 的探测器组合,对He4离子束进行探测与轨迹重构,实现对人体模型的实时成像以及对放疗部位的监控。

应用实例

2023.08.17

《Nature》生命起源的超快化学|桌面水窗XAS追踪液相飞秒质子转移过程

尿素及其光诱导化学反应是生命起源理论研究的基石。模拟生化反应的自然环境,在具有飞秒时间分辨的反应溶液中,启动和追踪电子与核的动力学过程仍十分困难。鉴于此,瑞士苏黎世联邦理工学院的 Hans Jakob Wörner 课题组与德国电子同步加速器研究所(DESY)的Ludger Inhester 及日内瓦大学 Jean-Pierre Wolf 等人合作,利用飞秒时间分辨的桌面水窗 X 射线吸收光谱(XAS)研究了水溶液中电离尿素二聚体的质子转移动力学过程。研究发现,在电离尿素溶液中,质子主要是通过电离尿素的供体向尿素受体转移。这项工作证实了,桌面水窗 X 射线吸收光谱在解析生物分子系统液相超快反应动力学方面具有巨大的潜力。该成果于 2023 年 6 月 28 日发表于著名杂志《Nature》。实验的桌面水窗 XAS 系统采用平场光栅几何设计,宽带的软 X 射线探测脉冲被聚焦于一个亚微米厚的液体样品薄片上,经样品吸收后透射的射线通过变线栅距的光栅组件色散,最终被 2D 像素 CCD 探测器探测。为了检验实验设备的可靠性,研究人员选用 10M 尿素水溶液作为校正试样,测试了样品在 C 和 N K 边的静态 X 射线吸收光谱与电离样品的时间平均瞬态吸收光谱,并利用样品在同步辐射测试的 C 和 N 的边前锋对光谱数据进行校准,保证了光谱数据结果的高度重现性。飞秒时间分辨的 XAS 光谱结果显示,10M 尿素水溶液在 286.5~287eV 能量范围内出现了明显的额外吸收带,并随时间变化向高能方向转移,同时伴随着吸收强度的增加。而这一特征在 5M 或更低的尿素溶液中并未观测到。结合量子力学和分子力学(QM/MM)理论计算,发现电离后只有小部分以尿素二聚体为 QM 区域的轨迹发生了质子转移,单体不发生质子转移,证明了不同时间的差分光谱特征是电离尿素二聚体中质子转移的具体表现。以实验 XAS 光谱吸收强度作为拟合函数,对质子转移区域的具有时间依赖的强度变化的高斯带进行了拟合分析。以286.7eV 为中心的波段首先发生强度衰减,其次是以287.3eV 为中心的波段发生强度衰减,最后是以 287.6eV 为中心的波段发生强度增强。结果表明,三个高斯带的吸收强度随时间变化与 QM/MM 计算结果非常一致,但实验 XAS 观测到的 HOMO 与 HOMO-3 电离过程的时间尺度与计算结果有所不同。特别是在 HOMO 与 HOMO-3 电离后,推断中心波段强度增强的时间发生在 141 ± 2 fs 和 180 ± 2 fs 内,而不是 591 ± 128 fs 的时间尺度。这种理论和实验在时间尺度上的差异主要归因于,计算往往旨在孤立环境中研究质子转移的动力学,而实验 XAS 能够同时捕获质子转移的实时动力学和受扩散过程限制的延迟动力学。总之,通过确定电离尿素二聚体中质子转移的机制及其动力学过程,充分展现了桌面水窗 X 射线吸收光谱在实现实时可视化光诱导的反应过程方面具有巨大潜力。更为重要的是,时间分辨的桌面软 X 射线吸收光谱可扩展至飞秒时间尺度,为解析化学和生物分子系统液相体系反应动力学提供了重要的实验表征方法。详细实验设置上图展示了光源和 SXR 光束线。泵浦和探测脉冲在平面射流重叠。低至 0.5 度小交叉角确保 得益于在短波光谱仪及高能激光与物质作用的丰富积累,德国 HP Spectroscopy 公司于近年推出了推出的水窗波段的桌面 X 射线吸收光谱仪。众星联恒是该设备中国的独家代理,全权负责该系统在中国的推广、销售及售后工作。HP Spectroscopy德国 HP Spectroscopy 公司成立于 2012 年,致力于为全球科研及工业领域的客户定制最佳 X 射线解决方案,是全球领先的科研仪器供应商。现可提供5-12keV 的非扫描式桌面 X 射线吸收精细结构谱仪 hiXAS,以及200-1200eV 的平场光栅软 X 射线吸收精细结构谱仪 proXAS,产品线还包括 XUV/VUV/X-ray 光谱仪,beamline 产品等。主要团队由 X 射线、光谱、光栅设计、等离子体物理、beamline 等领域的专家组成。长期与全球领先的研究机构的科学家维持紧密合作,关注前沿技术,保持产品的迭代与创新。众星联恒作为 HP Spectroscopy 中国区 XAS 系统授权总代理商,为中国客户提供所有产品的售前咨询,销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的 EUV、X 射线产品及解决方案。如果您有任何问题,欢迎联系我们进行交流和探讨。相关阅读:小尺度,察纹理!实验室软X射线显微和吸收光谱探索微观结构的奥秘非扫描台式X射线吸收精细结构谱仪,加速非晶材料结构及其演化过程探索的步伐“足不出户,走进XAFS” proXAS高分辨实验室桌面NEXAFS谱仪助力材料化学结构表征分析太强了!看最新非扫描式桌面XAFS谱仪在催化领域出神入化的应用软X射线吸收谱在材料科学研究中的应用 参考文献:[1] in, Z., Chang, YP., Balčiūnas, T. et al. Femtosecond proton transfer in urea solutions probed by X-ray spectroscopy. Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06182-6.

应用实例

2023.08.14

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