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北京众星联恒科技有限公司

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低至亚微米分辨！高分辨、高灵敏度X射线CCD/sCMOS相机

北京众星联恒

2022/11/07 09:50

阅读：691

根据 X 射线能量转换为相应电荷的方式不同，X 射线相机可以分为间接和直接探测两类。目前基于光子计数的像素化 X 射线直接探测器，得益于其高探测效率、零噪声、高帧率、能量窗口筛选能力，低点扩散等特点，使得其在 X 射线衍射，散射，关联光谱等弱光或有时间分辨要求的应用得到广泛的应用，在 X 射线能谱成像领域带来了质的飞跃，目前商业化的医用能谱 CT 已经面世。此项技术的发展充分践行科学技术造福人类的终极目的，从基础研究及应用，到科学装置，随之是实验室及商业化医学应用。

但是目前光子计数的像素化 X 射线直接探测器的最小像素尺寸为 55μm*55μm，其不能满足 X 射线微纳 CT、显微成像，计量学等应用方向对于更小像素的需求。因此，目前高分辨 X 射线间接探测相机在如上领域具有不可替代的作用。

X 射线间接探测相机基本原理及类型

X 射线间接探测相机基本结构是高能的 X 射线打在闪烁体上，随之转为可见光，部分可将光通过光学耦合器件耦合到后端的 CCD 或 CMOS 传感器上。光学耦合器件包含两种：透镜和光锥或光学面板。

透镜组耦合

光锥耦合

主要性能差异-透镜组耦合VS光锥耦合

光锥耦合 X 射线相机的的光传输效率是透镜耦合的 4 倍。主要是因为光锥的耦合效率高；
透镜耦合 X 射线相机的空间分辨率可以低至亚微米水平，但是光锥不行，是因为光锥的光纤尺寸为几个微米。

捷克 RITE 公司的低至亚微米分辨的高性能X射线 CCD/sCMOS 相机

捷克 RITE 公司主要提供透镜耦合（fiber coupled，LC）和光锥耦合（fiber coupled，FC）两种高分辨间接探测X射线相机。进一步根据传感器不同，可分为电荷耦合（CCD）和互补型金属氧化物（CMOS）两种版本。探测器采用一体化结构，小巧紧凑，结实坚固，易操作易集成，从原材料的采购，到生产及成品测试都经过严格的把关，不仅性能优越而且坚固耐用。适用于微米及亚微米的 X 射线显微成像、X 射线显微 CT、X 射线计量学等应用。

XSight™ LC 透镜耦合高分辨 X 射线相机

主要特点

多个镜头可简单切换，实测空间分辨率500nm-7µm；
紧凑坚固的设计，可防止因散射的 X 射线直接撞击传感器而产生噪声；
一体化设计，易于安装和操作，无需水冷，USB 传输，软件友好。可提供真空版本，光谱范围可扩展到 EUV 能段。

XSight™ LC

真空版-EUV

可更换镜头单元

规格参数

参数	Xsight Micron LC X-ray CCD Camera	Xsight Micron LC X-ray sCMOS Camera
芯片类型	CCD	sCMOS
像素数	3300x2500	2048x2048
视场	Model LC 0270 0.90 mm (H) x 0.68 mm (V)	Model LC 0270 0.67 mm (H) x 0.67 mm (V)
	Model LC 0540 1.8 mm (H) x 1.36 mm (V)	Model LC 0540 1.33 mm (H) x 1.33 mm (V)
	Model LC 1080 3.60 mm (H) x 2.70 mm (V)	Model LC 1080 2.66 mm (H) x 2.66 mm (V)
	Model LC 2160 7.2 mm (H) x 5.4 mm (V)	Model LC 2160 5.32 mm (H) x 5.32 mm (V)
	Model LC 4320 14.40 mm (H) x 10.80 mm (V)	Model LC 4320 10.64 mm (H) x 10.64 mm (V)
有效像素尺寸及空间分辨率（JIMA RT RC-02 (center area, 8 keV)）	Model LC 0270 0.275μm / 0.4 μm	Model LC 0270 0.325μm / 0.5 μm
	Model LC 0540 0.55μm /0.6 μm	Model LC 0540 0.65μm /0.8 μm
	Model LC 1080 1.1μm / 1.5 μm	Model LC 1080 1.3μm / 1.5 μm
	Model LC 2160 2.2μm / 3.0 μm	Model LC 2160 2.6μm / 3.0 μm
	Model LC 4320 4.4μm / 7.0 μm	Model LC 4320 5.2μm / 7.0 μm
能量范围	5-30 KeV （真空版可到EUV波段＞50eV）	5-30 KeV （真空版可到EUV波段＞50eV）
读出噪声	7.5e- RMS	1.4e- RMS
暗电流	0.001e-/pix/s@-30℃	0.14e-/pix/s@0℃（风冷） 0.04e-/pix/s@-10℃（水冷）
帧率	-3 fps	-40 fps
动态范围	2800:1	21400:1

XSight™ LC 透镜耦合高分辨 X 射线相机搭建在理学 nano 3D X 射线显微系统中：

应用示例

蜱虫

0.4 micron resolution

蚂蚁头部图像 taken by a 0.27 um pixel array

XSight™ FC -光锥耦合、高灵敏度 X 射线相机

二维（2D）X 射线 XSight™ FC 系列相机，由薄荧光屏，光锥和相机组成。与透镜耦合版本相比，光纤耦合探测器的的灵敏度大约高 20 倍。也分为 CCD 和 sCMOS 版本。可应用于 X 射线显微镜，X 射线形貌术，X 射线光学调整和计量学、X 射线成像等应用。

紧凑坚固的设计，可防止因散射的 X 射线直接撞击传感器而产生噪声。
机身底部配 M6（CCD版）/ ¼" 20 UNC（sCMOS版）标准螺纹，易于集成。
一体化机型，易于安装和操作，无需水冷，USB（CCD）/Camera Link Full (sCMOS) 传输，软件友好。

XSight™ FC 5400

CCD 相机

XSight™ FC 2160

CCD 相机

XSight™ µRapid

sCMOS相机

规格参数

参数	Xsight Micron FC CCD Camera FC5400	Xsight Micron FC CCD Camera FC2160	Xsight μRapid Camera
芯片类型	全帧CCD	全帧CCD	sCMOS
像素数	3326 x 2504	3326 x 2504	2048 x 2048
视场	18mm x 13.5mm	7.2mm x 5.4mm	13.3mm x 13.3mm
实测空间分辨率	16μm@8KeV	8μm@8KeV	20μm@8KeV
能量范围	5-30KeV	5-30KeV	5-30KeV
读出噪声	10e-RMS	7.5e- RMS	1.5(e- rms,fast scan) 1.4(e- rms,slow scan)
暗电流	0.02e-/pix/s@-30℃	0.02e-/pix/s@-30℃	0.5e-/pix/s@5℃
帧率	1 fps	1fps	100(fps@full resolution,fast scan) 35(fps@full resolution,slow scan)
动态范围	3100:1(70dB)	3100:1(70dB)	20000:1(fast scan) 21430:1(slow scan)

XSight™ FC -光锥耦合、高灵敏度 X 射线相机搭载在理学 XRTMicron 射线形貌成像系统中用于单晶材料的无损检测:

应用示例：

木槿叶(8 keV，视场18.0 mm (H) x 13.5 mm (V))

老鼠爪子 CT 渲染视频（由 SLS - PSI 的 TOMCAT 光束线提供）

关于RITE

Rigaku Corporation 于 2008 年在捷克首都布拉格成立了 Rigaku Innovative Technologies Europe s.r.o. (下简称“RITE”)，配有多个专业的 X 射线实验室，作为日本理学在欧洲的 X 射线光学镜片设计、开发和制造中心。尽管理学在 2008 年才成立 RITE，但是 RITE 前身却在业内有着超过 50 年的发展历史。团队创始成员来自捷克科学院和捷克理工大学，参与了多项（原）捷克斯洛伐克空间探测项目，是目前捷克 X 射线光学领域的领先研究学者。凭借自身在 X 射线、极紫外光学领域多年的积累，除了承担母公司理学的研发 (R&D) 任务以外，RITE 秉承着开放合作的理念，也直接向全球的工业客户、实验室科研用户提供标准或定制型 EUV/X-RAY 光学镜片和高分辨 X 射线相机等。

北京众星联恒科技有限公司作为捷克 RITE 公司中国区授权总代理商，为中国客户提供 RITE 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。

了解RITE光学复制技术：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