百万像素@兆赫兹——欧洲XFEL用AGIPD高速相机
仪器与探测器
2019-08-07 v1
摘要
欧洲XFEL是一种极明亮的自由电子激光源，其脉冲结构极为苛刻：每列含2700个X射线脉冲的脉冲列以10 Hz重复。脉冲列内脉冲间隔为220 ns，每个脉冲长度为≤100 fs，包含多达10^{12}个能量为12.4 keV的光子。AGIPD（自适应增益积分像素探测器）是由DESY、PSI以及波恩大学和汉堡大学联合开发的混合像素探测器，用以应对上述特性。它是一种快速、低噪声的积分探测器，具有单光子灵敏度（对于E_γ ≥ 6 keV）和大的动态范围，在12.4 keV下可达10^4个光子。这是通过每个像素带3个自适应选择增益的电荷灵敏放大器实现的。最多可在6.5 MHz下记录352幅图像，存储于像素内模拟存储器中，并在脉冲列之间读出。该探测器的核心组件是AGIPD ASIC，由64×64个200 μm×200 μm的像素组成。ASIC的图像采集和模拟读出控制通过基于命令的接口实现。基于FPGA的电子板控制ASIC操作、图像数字化以及10 GE数据传输接口，将AGIPD探测器连接至DAQ和控制系统。一个AGIPD 1兆像素探测器已于2017年8月安装在SPB实验站，第二个目前正在MID末端站调试。一个更大的（4兆像素）AGIPD探测器以及一个采用Hi-Z传感器材料以有效记录高达E_γ ≈ 25 keV光子的探测器目前正在建造中。
引用
@article{arxiv.1908.02103,
title = {Megapixels @ Megahertz -- The AGIPD High-Speed Cameras for the European XFEL},
author = {Ulrich Trunk and Aschkan Allahgholi and Julian Becker and Annette Delfs and Roberto Dinapoli and Peter Göttlicher and Heinz Graafsma and Dominic Greiffenberg and Helmut Hirsemann and Stefanie Jack and Alexander Klyuev and Hans Krüger and Manuela Kuhn and Torsten Laurus and Alessandro Marras and Davide Mezza and Aldo Mozzanica and Jennifer Poehlsen and Ofir Shefer Shalev and Igor Sheviakov and Bernd Schmitt and Jörn Schwandt and Xintian Shi and Sergej Smoljanin and Jiaguo Zhang and Manfred Zimmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.02103},
year = {2019}
}
备注
submitted to the proceedings of the ULITIMA 2018 conference, to be published in NIM A