使用 INTPIX4NA SOIPIX 探测器与基于 SiTCP-XG 10GbE 的高速读出系统的 X 射线成像相机

绝缘体上硅像素（SOIPIX）探测器是一种独特的单片结构成像器件，目前由高能加速器研究机构（KEK）领导的 SOIPIX 小组开发。KEK 光子工厂（PF）的探测器团队也在开发一款使用 INTPIX4NA 的 X 射线相机，其敏感面积为 14.1 $\times$ 8.7 $\mathsf{mm^2}$，包含 425,984（832 列 $\times$ 512 行矩阵）个像素，像素大小为 17 $\times$ 17 $\mathsf{\mu m^2}$。该探测器对低强度 X 射线具有高分辨率和高灵敏度，使其适用于在较低 X 射线强度的光学系统中进行成像，例如同样在 PF 开发的使用两个菲涅尔波带片（FZP）的 X 射线变焦显微镜。为了在此类条件下实现成像，我们开发了一种使用帕尔贴元件的探测器冷却系统，以支持更长的曝光时间（约每帧 0.5 秒）。此外，我们开发了一种新的读出系统，使用 PF 开发的 DAQ 板，配备了支持 10 Gbps 以太网的 SiTCP-XG（在现场可编程门阵列上实现的网络控制器），用于几百赫兹的高帧率成像。这款新型 X 射线相机在 PF 的 BL-14A、BL-14B 和 AR-NE1A 实验站进行了测试，并确认了其分辨率和灵敏度特性。鉴于这些已确认的特性，这款 X 射线相机适用于在低强度、低对比度条件下使用 5--20 keV X 射线进行 X 射线成像。这些条件非常适合捕捉对比度差的软组织、具有精细结构的物体以及易受辐射损伤的样本。