75微米像素：分辨率從哪兒來(lái)

EIGER2 R最直觀的變化在像素尺寸上。上一代PILATUS3的像素是172微米，EIGER2 R直接做到了75微米。物理尺寸相同的傳感器上，像素?cái)?shù)量增加了一倍還多。

75微米意味著什么？在X射線衍射實(shí)驗(yàn)中，角分辨率直接取決于像素尺寸和樣品到探測(cè)器的距離。像素越小，同樣幾何條件下能分辨的衍射峰越細(xì)。倒異空間的多層膜衍射峰、粉末衍射中接近的重疊峰、大分子晶體學(xué)中的弱衍射點(diǎn)——這些都需要足夠小的像素才能分開(kāi)。

EIGER2 R的另一個(gè)特點(diǎn)是直接探測(cè)。X射線在傳感器中直接電離產(chǎn)生電荷信號(hào)，不經(jīng)過(guò)閃爍體的間接轉(zhuǎn)換。沒(méi)有光擴(kuò)散損失，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)做到了一個(gè)像素寬度（FWHM=1 pixel）。相鄰像素之間的信號(hào)串?dāng)_被最小化，圖像不模糊。

零死時(shí)間讀寫和數(shù)據(jù)采集模式

EIGER2 R采用了計(jì)數(shù)器連續(xù)讀/寫技術(shù)——采集過(guò)程中，一部分計(jì)數(shù)器在讀出的同時(shí)，另一部分計(jì)數(shù)器在繼續(xù)記錄新的光子事件。讀出不占用采集時(shí)間，死區(qū)時(shí)間為零。

雙能量閾值：一次曝光區(qū)分信號(hào)和噪聲

EIGER2 R系列的核心技術(shù)之一是兩個(gè)可調(diào)的能量判別閾值。每個(gè)閾值獨(dú)立設(shè)置，用戶可以針對(duì)不同的能量窗口進(jìn)行計(jì)數(shù)。

閾值在X射線探測(cè)中的實(shí)際作用是過(guò)濾。低閾值以下的熱噪聲和暗電流不計(jì)數(shù)，高閾值以上的高能散射背景也可以單獨(dú)用一個(gè)通道抑制。兩個(gè)閾值配合使用，一次曝光就把有效信號(hào)和各類噪聲區(qū)分開(kāi)了。

閾值范圍在不同傳感器版本中有所差異。硅傳感器版本閾值可設(shè)3.5至30 keV，支持的能量范圍為5.4至22.2 keV。CdTe碲化鎘傳感器版本閾值范圍4至30 keV，能量范圍8至25 keV（可擴(kuò)展至8至100 keV）。這意味著用戶可以根據(jù)X射線光源的靶材特征線（銅靶8.0 keV、鉬靶17.5 keV、銀靶22.2 keV）和樣品材料特性，針對(duì)性地調(diào)整兩個(gè)閾值，使信噪比優(yōu)化的同時(shí)保留所需的弱信號(hào)。

在弱信號(hào)和長(zhǎng)時(shí)間曝光條件下，雙閾值對(duì)信噪比的改善尤其明顯。因?yàn)闊o(wú)讀出噪聲和暗電流的物理特性（混合光子計(jì)數(shù)技術(shù)的本質(zhì)優(yōu)勢(shì)），加上兩個(gè)閾值對(duì)背景的有效抑制，EIGER2 R在低計(jì)數(shù)率條件下的測(cè)量精度優(yōu)于傳統(tǒng)的積分型探測(cè)器。

計(jì)數(shù)率能力：即時(shí)觸發(fā)技術(shù)的價(jià)值

計(jì)數(shù)率是另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。EIGER2 R采用DECTRIS的即時(shí)觸發(fā)技術(shù)。沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)之前，高計(jì)數(shù)率條件下容易發(fā)生脈沖堆積——兩個(gè)光子信號(hào)間隔太近被誤判為一個(gè)，計(jì)數(shù)非線性失真。即時(shí)觸發(fā)技術(shù)的核心在于快速?gòu)?fù)位機(jī)制：探測(cè)器每捕獲一個(gè)光子事件之后，能在極短時(shí)間內(nèi)復(fù)位并準(zhǔn)備好接收下一個(gè)事件，即使在高通量X射線光源下也不會(huì)丟失事件。

EIGER2 R硅傳感器版本的計(jì)數(shù)率為3.8×10?光子/秒/像素（500K型號(hào)為3.6×10?）。換算成單位面積計(jì)數(shù)率是3.6×10? cps/mm2。這個(gè)數(shù)字的意義在于：無(wú)論面對(duì)弱信號(hào)樣品還是高強(qiáng)度衍射束，探測(cè)器都能保持線性響應(yīng)，不會(huì)因?yàn)榫植繌?qiáng)度過(guò)高而飽和。對(duì)于需要測(cè)量強(qiáng)衍射峰和最弱超晶格反射的晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，這是避免用吸收片反復(fù)衰減光源的關(guān)鍵性能。

硅傳感器還是碲化鎘傳感器？

EIGER2 R家族提供兩種傳感器：硅和碲化鎘。選擇取決于實(shí)驗(yàn)的X射線能量范圍。

硅傳感器的優(yōu)勢(shì)在中低能區(qū)。450微米厚的硅片，對(duì)銅靶（8.0 keV）的吸收效率超過(guò)99%，對(duì)鉻靶（5.4 keV）約94%，對(duì)鈷靶和銅靶都表現(xiàn)優(yōu)異。能量升高到鉬靶（17.5 keV）時(shí)效率降至約47%，到銀靶（22.2 keV）時(shí)進(jìn)一步降至約30%。硅傳感器版本適用于實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的銅靶和鈷靶X射線源，成本較低，工藝成熟，是大多數(shù)常規(guī)X射線衍射實(shí)驗(yàn)的選擇。

碲化鎘傳感器則針對(duì)高能應(yīng)用。CdTe的原子序數(shù)高（Cd:48，Te:52），對(duì)高能X射線的吸收能力遠(yuǎn)超硅。750微米厚的CdTe傳感器，對(duì)鉬靶和銀靶的量子效率顯著高于硅傳感器版本，同時(shí)在銅靶能段仍能保持與硅版本相近的高效率。CdTe版本的能量范圍更寬（8至100 keV），適合需要對(duì)偶分布函數(shù)分析等需要穿透能力的高能實(shí)驗(yàn)。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，CdTe傳感器可實(shí)現(xiàn)最高四倍于硅版本的數(shù)據(jù)采集速度。

兩種傳感器的能量閾值和能量范圍差異如下所示：

為什么EIGER2 R源自同步輻射？

EIGER2系列最初是為第四代同步輻射光源設(shè)計(jì)的。歐洲同步輻射光源（ESRF）在其極亮光源（EBS）升級(jí)中采購(gòu)了8臺(tái)EIGER2探測(cè)器。ESRF的項(xiàng)目科學(xué)家在ID11線站使用EIGER2 CdTe 4M進(jìn)行高能衍射實(shí)驗(yàn)，捕捉微弱信號(hào)如漫散射、超結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)反射。

這些在同步輻射上嚴(yán)苛測(cè)試過(guò)的技術(shù)——75微米像素、雙閾值、即時(shí)觸發(fā)高計(jì)數(shù)率、零死時(shí)間讀寫——完整下放到EIGER2 R實(shí)驗(yàn)室版本中。一臺(tái)經(jīng)歷了同步輻射最高通量考驗(yàn)的探測(cè)器，放在實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式光源上使用，性能和穩(wěn)定性有保證。

本地化支持

2025年6月，北京泰坤工業(yè)設(shè)備有限公司與DECTRIS續(xù)簽代理協(xié)議，繼續(xù)作為DECTRIS在中國(guó)市場(chǎng)面向OEM合作伙伴、工業(yè)儀器制造企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室客戶的總經(jīng)銷商，負(fù)責(zé)產(chǎn)品銷售及售后支持。雙方的授權(quán)合作可追溯至2017年。

Eiger2R目前有250K、500K、1M、4M等多種型號(hào)，硅傳感器和碲化鎘傳感器版本可選，并可選擇真空兼容配置以適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)條件。對(duì)于國(guó)內(nèi)X射線衍射和散射儀器集成商、高校實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，泰坤提供了從選型咨詢到安裝調(diào)試的本地技術(shù)服務(wù)渠道。

從同步輻射到實(shí)驗(yàn)室，Eiger2R完成了一次技術(shù)路徑的驗(yàn)證：原本只在高能物理研究裝置上才能實(shí)現(xiàn)的單光子計(jì)數(shù)能力，現(xiàn)在部署在緊湊的臺(tái)式探測(cè)器中，穩(wěn)定運(yùn)行。75微米的像素、兩個(gè)可調(diào)閾值、即時(shí)觸發(fā)計(jì)數(shù)、零死時(shí)間讀寫——每個(gè)參數(shù)都不是憑空寫出來(lái)的，而是從ESRF的線站、STOE的雙光束系統(tǒng)和布魯克的D8衍射儀平臺(tái)上一步步實(shí)測(cè)出來(lái)的。X射線探測(cè)領(lǐng)域能形成如今這種格局，不是參數(shù)堆出來(lái)的，而是從上述應(yīng)用中逐步驗(yàn)證出來(lái)的。