Active Personal Eye Lens Dosimetry with the Hybrid Pixelated Dosepix Detector
本文验证基于 Dosepix 的主动式个人眼晶状体剂量计原型，表明其在宽能量、入射角及脉冲辐射条件下满足 IEC 61526 限值且重复性优于 1%。
2023-08-01 physics.ins-det physics.med-ph
Development of a fast electromagnetic shutter for compressive sensing imaging in scanning transmission electron microscopy
最近提出了压缩传感的概念，以显着降低扫描透射电子显微镜（STEM）中的电子剂量，同时仍然保持图像中的主要特征。在这里，提出了一种基于放置在STEM的聚光器平面中的电磁快门的实验装置。当扫描线圈以通常的扫描模式移动射束时，快门按照随机模式消隐射束。分别采集了中分辨率和高分辨率的实验图像，并采用离散余弦算法进行了重建。所获得的结果证实了压缩感知在实验STEM中的预测有用性，即使一些剩余的伪影需要解决。
2015-09-22 physics.ins-det
Shot noise-mitigated secondary electron imaging with ion count-aided microscopy
Rutgers University（罗格斯大学）；Boston University（波士顿大学）；Ionwerks Inc.（Ionwerks公司）
ICAM通过统计原理估计二次电子产率，减少射频噪声，提升纳米尺度成像的定量能力与图像质量。
2024-07-08 physics.app-ph physics.data-an physics.ins-det
Germanium Collimating micro-Channel Arrays For High Resolution, High Energy Confocal X-ray Fluorescence Microscopy
共焦X射线荧光显微镜（CXRF）允许直接检测来自扩展的未稀释样品的微米级3D体积的X射线荧光。我们以前已经证明了使用一种新的收集光学，由硅制成，提高了空间分辨率，这种方法的数量级超过CXRF使用多毛细管。光学，称为准直通道阵列（CCA），由微米级，光刻制造的准直通道阵列，所有指向一个单一的源位置。由于硅的吸收能力有限，这些光学器件的有用能量范围限于低于约10 keV的荧光发射。在这里，我们报告制造的CCA从锗基板，并证明其实际用途CXRF高达20千电子伏。具体而言，我们证明了一个几乎能量无关的临界空间分辨率$d_R$的2.1 $\pm$ 0.17 \um从2-20千电子伏，以及优秀的背景减少相比，硅基CCA在整个能量范围。描述了光学和背景减少保持器的设计细节。两个版本的光学现在可根据要求在光束线20 ID-B，先进的光子源（APS）-阿贡国家实验室。
2016-07-06 physics.ins-det
Information Theory: An X-ray Microscopy Perspective
Future Technology Centre, School of Electrical and Mechanical Engineering, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学电气与机械工程学院未来技术中心）
本文从信息论角度研究X射线显微镜流程，利用熵和互信息量化信息变化，提出基于信息预算的重建保真度评估方法，用于优化低剂量条件下的XRM协议。
2026-02-06 cs.IT eess.IV math.IT
Super resolution plasmonic imaging microscopy for submicron tracking emulsion detector
NIT是一种超细颗粒的核乳胶，具有纳米级的电离粒子探测能力，并通过一条形状和大小各异的银纳米颗粒线记录粒子轨迹。粒子径迹的读出需要一些显微技术，本文主要研究了银纳米粒子的光学响应，实现了超越衍射极限的读出方法。本文提出了一种利用局域表面等离子体共振（LSPR）偏振相关光学响应的超分辨等离子体成像显微镜（SPRIM）。SPRIM用于识别纳米颗粒位置的空间分辨率达到5 nm。实验结果表明，SPRIM能很好地分辨出平均射程为270 nm的100 keV碳离子径迹和直径为60 nm的单个纳米颗粒，对100 keV碳离子径迹的识别率为49%，角分辨率为17 °。
2018-12-22 physics.ins-det
A Rad-hard CMOS Active Pixel Sensor for Electron Microscopy
单片CMOS像素传感器通过透射电子显微镜中的直接电子检测为快速纳米成像提供了前所未有的机会。我们提出的设计和一个完整的CMOS像素测试结构的特性，能够承受超过1兆拉德的剂量。收集的数据与电子束在不同的能量感兴趣的电子显微镜进行比较，预测的模拟和1.5 GeV的电子数据disentagle的多重散射的影响。用300 keV电子测量的点扩散函数对于10微米像素为（8.1 +/- 1.6）微米，对于20微米像素为（10.9 +/- 2.3）微米，这与我们模拟预测的值8.4微米和10.5微米吻合得很好。
2008-11-18 physics.ins-det
A quantum mechanical scheme to reduce radiation damage in electron microscopy
我们表明，辐射损伤未染色的生物标本是不是一个棘手的问题，在电子显微镜。当一个样品的结构假设是可用的，量子力学原理允许我们用非常低的电子剂量来验证假设。实现这样的概念需要精确控制电子波阵面。基于衍射电子光学实现，我们通过实验和数值研究证明了这种新方法的可行性。
2015-06-24 physics.ins-det quant-ph
Tunable Ampere phase plate for low dose imaging of biomolecular complexes
介绍了一种可用于弱散射样品透射电子显微术的无支撑可调谐位相板装置。该装置依赖于由一段载流导线的磁场产生的受控相移，该载流导线的取向与电子束平行或反平行。的概念的有效性建立使用实验电子全息测量和安培定律的基础上的理论模型。计算机模拟被用来说明生物细胞和大分子研究的对比度增强。
2017-02-02 physics.bio-ph physics.ins-det
A MAPS Detector for High Resolution Low Dose EBSD
Direct Electron LP；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文提出了一种高灵敏度的MAPS探测器，用于高分辨率低剂量EBSD，扩展了对低导电材料的晶粒取向映射能力，并实现了位错缺陷对比和低能衍射细节的测量。
2025-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Cluster Imaging with a Direct Detection CMOS Pixel Sensor in Transmission Electron Microscopy
提出了一种基于直接探测CMOS像素传感器的透射电子显微镜团簇成像技术。单个电子团簇的电荷重心重构提高了空间分辨率，从而提高了点扩散函数。与传统的明场照明相比，用具有9.5微米像素的CMOS传感器收集的数据显示出在300 keV下点扩散函数到2.7微米的2倍的改进以及图像对比度的3倍的改进。
2009-07-22 physics.ins-det
Characterisation of a CMOS Active Pixel Sensor for use in the TEAM Microscope
作为TEAM项目的一部分，已经开发了一个100万像素和一个400万像素的单片CMOS有源像素传感器，像素为9.5x9.5微米^2，用于透射电子显微镜的直接成像。我们提出的设计和检测器的充分表征。在电子显微镜中以各种感兴趣的能量用电子束收集的数据用于确定检测器响应。将数据与模拟预测进行比较。用80 keV和300 keV电子测量的线扩展函数分别为（12.1+/-0.7）微米和（7.4+/-0.6）微米，与我们的模拟非常一致。我们测量的检测量子效率为0.78+/-0.04在80 keV和0.74+/-0.03在300 keV。采用基于单电子重构的新成像技术，80 keV和300 keV电子的线扩展函数分别变为（6.7 ± 0.3）微米和（2.4 ± 0.2）微米。像素的辐射耐受性已经过测试，高达5 Mrad，检测器仍然是功能性的，动态范围减少了~ 30%，对应于全阱深度从~39减少到~27初级300 keV电子，由于漏电流增加，但相同的线扩展函数性能。
2010-06-13 physics.ins-det
Rubidium and cesium ion-induced electron and ion signals for scanning ion microscopy applications
本研究探究基于超冷铷、铯原子的新型聚焦离子束系统在扫描离子显微镜中的应用，通过与商用镓系统对比，验证其二次电子产额更高、成像信噪比更优的特点，并分析了不同离子诱导离子信号的成分差异。
2024-03-08 physics.ins-det
Electron transparent graphene windows for environmental scanning electron microscopy in liquids and dense gases
由于其在宽的电子能量范围内的电子传输，分子不渗透性，高电导率和优异的机械刚度，悬浮石墨烯膜似乎是一个近乎理想的窗口材料，用于浸没在液体和/或稠密气体介质中的纳米和介观物体（包括生物医学样品）的原位（体内）环境电子显微镜。在该通信中，利用对金属和SiN支撑孔的石墨烯转移协议的小修改，设计了具有可交换石墨烯窗口的可重复使用的环境电池。以分散在水中的胶体金纳米颗粒（50 nm）为液体中扫描电镜的模型对象，测试了石墨烯膜在不同成像条件下的成像效果。讨论了液体中电子显微镜的限制因素，如电子束引起的水辐解和高剂量下石墨烯膜的损伤。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Very-High Dynamic Range, 10,000 frames/second Pixel Array Detector for Electron Microscopy
定量扫描透射电子显微镜（STEM）方法的精度和准确性，如重叠关联图，以及电场，磁场和应变场的映射取决于剂量。合理的采集时间需要高束流和定量检测信号中大的和微小的变化的能力。一种新的混合像素阵列探测器（PAD），第二代电子显微镜像素阵列探测器（EMPAD-G2），通过推进上一代PAD，EMPAD的技术来解决这一挑战。EMPAD-G2以高达10 kHz的帧速率连续成像，动态范围从单个电子的低噪声检测到电子束电流超过180 pA/像素，即使在电子能量为300 keV的情况下也是如此。EMPAD-G2能够快速收集高质量的STEM数据，这些数据同时包含从不饱和明场圆盘到可用的菊池带和高阶劳厄带的完整衍射信息。从80至300千电子伏的测试结果，是第一次实验结果证明重叠重建，应变和极化图。我们引入了一个新的信息度量，最大可用成像速度（MUIS），以确定当一个探测器成为电子饥饿，饱和或其像素计数与束流不匹配。
2021-11-10 physics.ins-det
Reduced damage in electron microscopy by using interaction-free measurement and conditional re-illumination
无相互作用测量（IFM）已被提出作为一种高分辨率，低损伤的辐射敏感样品，如生物分子和蛋白质成像的手段。IFM的基本设置是马赫-曾德尔干涉仪，并且纳米制造电子衍射光栅的最新进展使得将马赫-曾德尔干涉仪并入透射电子显微镜（TEM）中成为可能。因此，IFM与这样的干涉仪和散粒噪声限制的电子源（如在TEM）的性能限制的兴趣。本文通过理论分析和数值模拟，比较了理想IFM和经典成像方案的错误概率和样本损伤。我们考虑了一个在每个像素处完全透明或完全不透明的样本。在我们的分析中，我们还评估了额外探测器对散射电子的影响。额外的检测器导致减少的误差高达一个数量级，IFM和经典计划。我们还研究了一个样本重新照明方案的基础上更新先验知识后，每轮照明，并发现该计划进一步减少了误差的一个因素。这些方法的实施是可能实现与现有的仪器，并会导致在低剂量电子显微镜的分辨率提高。
2019-01-24 physics.ins-det
Event driven 4D STEM acquisition with a Timepix3 detector: microsecond dwell time and faster scans for high precision and low dose applications
四维扫描透射电子显微镜（4D STEM）非常详细地记录了材料中电子的散射。由4D STEM提供的益处是实质性的，其提供的丰富数据促进例如经由基于质心或重叠关联分析的高精度、高电子剂量效率相位成像。然而，在每个探头位置处记录散射的2D图像的要求长期以来对可以执行4D STEM的速度造成了严重的瓶颈。照相机技术的最新进展大大减少了这一瓶颈，直接电子探测器的探测效率特别适合该技术。然而，即使是最快的帧驱动像素化检测器仍然显著限制了可以在4D STEM中使用的扫描速度，使得所得到的数据容易漂移并阻碍其用于低剂量射束敏感应用。在这里，我们报告了使用事件驱动的Timepix 3直接电子相机的发展，使我们能够克服这一瓶颈，并实现4D STEM停留时间下降到100 ns;数量级快于基于帧的读出。我们对不同加速电压的检测器进行了测试，并表明该方法特别适合于低剂量成像，并且与传统的STEM成像相比，在不影响停留时间的情况下，可以提供丰富的数据集。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Time calibration studies for the Timepix3 hybrid pixel detector in electron microscopy
本研究针对Timepix3混合像素探测器在电子显微镜中的时间信息进行校准与校正，通过能量校准、时间游走和像素延迟校正达到1.37纳秒的时间分辨率，并评估了电离体积等对时间响应的影响。
2023-08-28 physics.ins-det
Design of the AGIPD Sensor for the European XFEL
为了在欧洲X射线自由电子激光（XFEL）进行实验，正在开发自适应增益积分像素探测器（AGIPD）。对探测器的特殊要求是，在< 100 fs的XFEL脉冲持续时间内，每像素0.1 - 10 E4以上12.4 keV光子的高动态范围，以及3年操作的高达1 GGy的辐射耐受性。探测器将具有1024 × 1024个p+像素，像素尺寸为200 μ m × 200 μ m，并将在500 μ m厚的n型硅上制造。工作电压的设计值为500 V，但对于特殊应用，工作电压应可高达~ 1000 V。在硅-二氧化硅界面和表面电流密度的氧化物电荷的表面密度的剂量依赖性的实验数据已实施的SYNOPPARY TCAD模拟程序，以优化像素和保护环布局的设计。传感器的设计，最相关的参数和布局的优化的方法进行了演示。最后的模拟性能，特别是击穿电压，暗电流和像素间电容作为X射线剂量的函数。
2012-11-27 physics.ins-det
Optical Near-Field Electron Microscopy
在界面和纳米尺度上成像动力学过程在整个科学和技术中具有重要意义。虽然光光学成像技术往往不能提供必要的空间分辨率，电子光学技术损坏的标本，并导致剂量诱导的文物。在这里，提出了光学近场电子显微镜（ONEM），一种成像技术，结合了非侵入性探测与光，通过电子光学的高空间分辨率读出。靠近样品，光学近场转换成一个空间变化的电子通量使用平面光阴极。使用低能电子显微镜对电子通量进行成像，从而实现无标记的纳米分辨率，而无需在样品上扫描探针。样品永远不会暴露在有害的电子中。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Quantitative imaging of 478-keV prompt gamma rays from boron neutron capture reactions
本文提出专为BNCT设计的伽马射线成像探测器，通过富硼体模实验验证478-keV瞬发伽马射线成像及与硼浓度的线性关系，并在实际治疗设施中证明其可用于中子照射期间的硼剂量分布监测。
2025-08-30 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Using the Medipix3 detector for direct electron imaging in the range 60keV to 200keV in electron microscopy
Medipix 3等混合像素传感器技术代表了电子成像的独特工具。我们已经研究了其作为直接成像检测器的性能，使用透射电子显微镜（TEM），其包含Medipix 3检测器，该检测器具有300微米厚的硅层，在55微米像素间距下具有256 × 256像素。我们目前的结果与Medipix 3在单像素模式（SPM）与电子束能量的范围内，60至200千电子伏。研究了调制传递函数（MTF）和量子探测效率（DQE）的测量。在给定的光束能量下，通过部署已建立的刀口技术获得MTF数据。类似地，DQE所需的实验数据通过获取聚焦光束和自由空间（平场）的图像堆栈来获得，以确定噪声功率谱（SNR）。
2017-10-05 physics.ins-det
The Potential of Subsampling and Inpainting for Fast Low-Dose Cryo FIB-SEM Imaging and Tomography
本文提出用亚采样与修复技术解决冷冻FIB-SEM层析成像中数据采集耗时、束流损伤和失透等问题，并通过实验数据验证其在快速低剂量成像中的可靠性。
2023-10-27 physics.bio-ph physics.ins-det physics.med-ph
Phase imaging in scanning transmission electron microscopy using bright-field balanced divergency method
本文提出一种基于明场平衡发散法的扫描透射电子显微镜相位成像机制，利用不同散射角度透射盘的互补强度变化，实现从原子分辨率到纳米尺度的高效、稳健相位成像，并成功用于FeGe磁相表征。
2023-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Compressed Sensing of Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) on Non-Rectangular Scans
扫描透射电子显微镜（STEM）已成为在原子水平上表征材料的主要手段，其应用范围从局部和扩展缺陷的可视化到序参量场的绘制。在过去的几年里，人们的注意力被STEM的潜力所吸引，以探索束诱导的化学过程，特别是操纵原子运动，使原子的原子制造。这些应用以及束敏感材料的传统成像需要增加STEM在成像和操纵模式之间的动态范围，并增加绝对扫描/成像速度，这可以通过将稀疏感测方法与非矩形扫描轨迹相结合来实现。在这里，我们开发了一种通用的方法，从高速，非侵入性和多样化的扫描路径的稀疏采样图像的实时重建。这种方法在已知地面真实情况的合成数据和实验STEM数据上都得到了证明。该工作为进一步研究剂量效率扫描策略的优化设计和电子束诱导原子加工的实时自适应推理与控制奠定了基础。
2018-10-22 physics.ins-det stat.ML
Open Gas-Cell Transmission Electron Microscopy at 50 pm Resolution
本研究介绍一种开放式气体池TEM系统，在高达1毫巴压力下保持50皮米分辨率，通过四级差分抽气、五阶像差校正等设计，实现气体环境下原子级成像，推进原位研究。
2025-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Radiation Effects on Scientific CMOS Detectors for X-ray Astronomy: II. Total Ionizing Dose Irradiation
研究了X射线CMOS探测器在空间环境中的总电离剂量效应，发现辐照后暗电流和噪声增加，但性能无显著退化。
2024-03-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
High-Power Near-Concentric Fabry-Perot Cavity for Phase Contrast Electron Microscopy
玻璃化生物大分子（cryo-EM）的透射电子显微术（TEM）受到可从此类样品获得的弱相衬信号的限制。因此，使用相位板将显著提高信噪比。我们以前已经证明了使用高功率法布里-珀罗腔作为TEM的相位板。我们现在报告对我们的激光腔的改进，使我们能够实现超过450 GW/cm $^{2}$的创纪录连续波强度，足以产生300 keV电子的最佳90°相移。此外，我们已经使用激光相位板进行了第一次冷冻EM重建，证明该激光相位板的稳定性足以在标准冷冻EM数据收集期间使用。
2020-12-14 physics.ins-det quant-ph
Full-Field Brillouin Microscopy with a Scanning Fabry-Perot Interferometer
Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学物理与天文学学院）
本文提出利用扫描法布里-珀罗干涉仪实现全场布里渊成像，通过频谱滤波模式和光片照明实现快速高分辨率成像，展示了在生物和合成样本中应用的可行性。
2026-04-21 physics.ins-det physics.optics
A single radiation hard pixel detector for proton dosimetry, imaging, energy resolution and beam monitoring
Ruhr-University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；West German Proton Therapy Centre Essen（西德质子治疗中心埃森）
该研究提出氮化镓像素探测器作为多功能平台，可实现质子剂量测定、成像、能量分辨率及束流监测，其具备高线性度、低信号均匀性、高辐射硬度等性能，可满足质子治疗相关需求。
2026-10-15 physics.ins-det physics.med-ph
Nanomaterial datasets to advance tomography in scanning transmission electron microscopy
材料科学中的电子层析成像随着在三维（3D）中表征纳米材料的需求而蓬勃发展。获得实验数据对于开发和验证重建方法至关重要，这些方法可以提高分辨率并降低辐射剂量要求。这项工作提出了五个高质量的扫描透射电子显微镜（STEM）断层扫描数据集，以解决在这一领域的开放获取数据的关键需求。这些数据集代表了实验技术的当前限制，具有高质量，并且包含具有结构复杂性的材料。包括一个超支化的Co2P纳米粒子的断层扫描系列，在整个180°倾斜范围内成像的碳纳米纤维上的铂纳米粒子，通过等斜率断层扫描以原子分辨率成像的铂纳米粒子和钨针，以及PtCu纳米粒子的通过焦点倾斜系列。提供了每个数据集的体积重建，用于比较和开发后处理和可视化技术。有兴趣创建新的数据处理和重建算法的研究人员现在可以访问最先进的实验测试数据。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
