新型自由电子激光X射线探测器 ePix10k，每秒可获1000张图像

ePix10K 是由SLAC开发的一种用于自由电子激光装置（FEL）的混合像素探测器，可通过自动调节增益提供超高探测范围（245 eV至88 MeV）。它具有三种增益模式（高，中和低）和两种自动调节增益模式（高至低和中至低）。

首批ePix10K探测器围绕模块构建，该模块由与4个ASIC结合的传感器倒装芯片组成，从而产生352×384个像素，每个像素100 µm x 100 µm。 

ePix10K由两个主要的核心部分组成：感光传感器和专用集成电路（ASIC）。后者处理传感器采集的信号，赋予ePix10K独特的性能。

以前的探测器（例如LCLS科学家使用了几年的ePix100）经过定制，可以在x射线激光每秒120脉冲的发射速率下最大化性能。SLAC的探测器团队进一步开发了该技术，现在它每秒可以捕获1,000张图像。

SLAC的ePix 旨在满足使用强大X射线光源研究化学、生物和材料的原子细节的科学家的特定需求。它们速度快，长时间运行稳定并且对大范围的X射线强度敏感，这意味着它们可以处理非常明亮的X射线束以及单个光子。

ePix10k将成为SLAC的直线加速器相干光源（LCLS） X射线激光器中X射线科学的新主力，它也将使其他设备受益。美国能源部的Argonne国家实验室的先进光源（APS）和欧洲XFEL已经在使用该技术。

去年，研究人员把ePix10k带到了APS的BioCARS光束线站，这是一个研究生物学和化学过程的实验站。

该线站使用了一种被称为时间分辨串行晶体学的技术，研究人员用激光照射微小晶体，并使用APS 的X射线探究晶体的原子结构如何响应激光刺激。

“我们将这种方法应用于蛋白质，例如，了解酶如何催化重要的生物反应，”芝加哥大学的BioCARS运营经理Robert Henning说，“原则上，我们可以在APS上以每秒1,000个X射线脉冲的速度进行这些实验，但是大多数探测器无法处理与该速率相关的全部强度。”

新的探测器将使科学家充分利用X射线源的能量，节省大量时间。Henning说：“要获得完整的数据，我们通常需要拍摄数千张X光照片，能够利用到APS的每一个脉冲，将减少完成这一任务所需的时间。”

SLAC的探测器团队目前已经在开发新一代的探测器ePixHR，它将能够每秒拍摄5,000到25,000张图片。SLAC的最终目标是每秒能得到10万张图片。”

此外，该团队正在研究一种革命性的新型探测器SparkPix，它将能以LCLS-II发射X射线脉冲的高速率采集图像并实时处理数据。