混合像素探测器提高动态范围，速度和灵敏度的瞬变电磁法的广泛应用

采访Sacha De Carlo博士，业务发展经理EM, DECTRIS Ltd.， Baden

单个光子的计数彻底改变了我们检测x射线的方式，现在这项技术也可以用于电子显微镜。DECTRIS业务发展经理EM Sacha De Carlo回答有关在电磁应用中使用混合像素检测器的问题。

什么是混合光子计数(HPC)?

术语“混合”指的是与单片有源像素传感器相反的两层:半导体层与下面的读出ASIC(应用专用集成电路)分开制作，但通过碰撞键合过程在物理上与之连接。

混合像素探测器于1985年首次被引入高能物理领域，后来在x射线晶体学和相关应用中得到了优化，计算撞击在探测器上的单个x射线光子的数量彻底改变了全世界同步加速器测定蛋白质结构的领域——后来，实验室x射线技术。

图片致谢:DECTRIS

高性能计算与电子显微镜有什么关系?

事实证明，高性能计算探测器也可以非常有效地计算电子数。接近理想的探测量子效率(DQE)需要单电子计数，这是一个经常与调制传递函数(MTF)一起用于评估探测器质量的优点数字。因此，一个接近理想的DQE (即．接近100%的效率)强烈影响检测器生成的数据质量。

每个像素是一个有效的电子计数器读出速度,影响和专用电子板,大面积二维数组可以读出逐帧,从而达到数百kHz-depending,当然,探测器阵列的大小和数据的位深度被收购。

是什么让高性能计算优于其他电子显微镜技术?

与其他用于电子显微镜的探测器技术相比，混合像素技术具有几个优势，即在动态范围、速度和辐射硬度方面的优势。在过去的几年中，单片活性像素传感器(MAPS)已经彻底改变了低温电子显微镜，因为当使用非常低的电子通量(生物大分子是束敏感物体，因此需要“低剂量”暴露)时，它们能够计算单个电子，这大大提高了检测效率，最终使信号超过检测器的噪声。

然而，尽管如此，目前市场上的MAPS探测器并不适合材料科学，因为当使用更高的电子通量时，它们的饱和速度太快。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球换句话说，它们的动态范围相当差。相比之下，HPC探测器提供了更高的计数率能力。我们最新EIGER2技术,例如,提供每像素count-rates 4数量级更好,和两个16位计数器每像素更高的动态范围,使DECTRIS HPC探测器不仅适合任何diffraction-based研究干细胞,或Ptychography,也为快速成像,要求现场透射电镜成像。

它厚实的传感器使得HPC技术不受直接电子束的影响，使得HPC探测器比MAPS探测器更具辐射强度，后者的直接衍射光束经常被硬件或软件阻挡以防止探测器受损。

你能举例说明高性能计算在电子显微镜中的成功应用吗?

自2016年以来，DECTRIS与各种学术研究团体和行业合作伙伴合作，通过租借和测试专门为EM设计的探测器原型。一方面，它让我们的合作伙伴相信我们的高性能计算技术的优势，另一方面，它让我们能够收到非常有价值的反馈，以改进我们的产品开发，并且在新发布的数据中，可以将其用作营销材料。

我们在几个方面进行了工作。以Tim博士Grüne和Julian Wennmacher为例，我们首先展示了我们的适用性和卓越性能用于电子衍射的高性能pc探测器．

我们与NION公司(Kirkland, WA, U.S.A.)合作证明了我们新的EIGER2探测器在电子能量损失谱(EELS)中的适用性，因为他们允许快速和同时记录强烈的零损失峰，同时保持他们的单电子计数能力贯穿整个能谱。

与dr。理查德·亨德森(2017年诺贝尔化学奖获得者)和克里斯·罗素都在英国剑桥的分子生物学MRC实验室工作，我们提供了证据高性能计算技术在生命科学单粒子低温电子显微镜领域也很有前景欧洲杯线上买球．事实上,Drs。Henderson和Russo在使用低电子能量(100 kV)的情况下，能够将一个小大分子(DPS，直径为8 nm)的结构分解为3.4 Å的分辨率。这是非常重要的，因为它可能是推动生命科学EM社区朝着更低的每个结构成本方向所需要的火花，欧洲杯线上买球从而增加了将单粒子冷冻电子显微镜扩展到世界各地每个结构生物学实验室的潜力，同时保持非常高端的仪器集中在专门的共享设施，用户可以访问，类似于当代同步加速器设施。

在电子显微镜中高性能计算的未来是什么样子的?

考虑到我们的像素能够每秒数出超过1000万个电子，未来肯定是非常光明的(双关语)。撇开笑话不谈，我们已经注意到，在从材料科学到生命科学应用的各种情况下，我们的新探测器技术在数据质量、采集速度和易用性(以及集成)方面有了相当大的改进。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

DECTRIS在这些发展中扮演什么角色?

我们相信，我们的新发展，远远超出了新推出的EIGER2产品系列，将吸引更多的关注，从新兴市场制造商和他们的最终用户。我们相信，DECTRIS可以成为一个值得信赖的合作伙伴，同时提供可靠和用户友好的探测器，专门设计，以满足甚至超过最高的行业标准。

我们的读者可以去哪里找到更多信息?

• https://www.dectris.com/applications/electron-microscopy/micro-electron-diffraction
• https://www.dectris.com/applications/electron-microscopy/cryoem
• https://www.dectris.com/products/ela/details/ela

关于萨夏·德·卡洛

萨沙·德·卡洛一直对电子显微镜充满热情，25年前他在洛桑大学开始使用它，1998年他在那里的生物和物理专业毕业。由于对利用低温电子显微镜获得的病毒三维模型感兴趣，他在诺贝尔奖获得者Jacques Dubochet教授(2017，化学)的实验室获得博士学位。Sacha接着在法国(IGBMC，斯特拉斯堡)和美国继续他的学术生涯，完成了博士后在伯克利(加州)和博尔德(科罗拉多州)，最终获得了在纽约城市大学的教师职位。

萨夏于2011年离开学术界，转行到工业界，当时他决定为荷兰一家主要的电子显微镜制造商工作。在那里，他负责emai纳米端口的生命科学应用团队，这是一个技术卓越中心欧洲杯线上买球，为客户和员工提供演示实验室和培训中心。

Sacha出生于CH, 2016年6月回国加入DECTRIS，负责电子显微镜领域的业务发展。他与DECTRIS产品开发团队和电磁制造商密切合作，为电磁领域提供下一代直接电子探测器。