Dialing back time on Timepix3: A study on the timing performance of Timepix3
为了进一步理解像素化读出芯片中的时序系统学，并为未来的快速时序探测器，以帮助在HL-LHC的4D跟踪技术的好处，我们已经进行了详细的时间特性的Timepix 3，由Medipix合作开发的混合像素探测器的研究。这些研究使用三种不同的测量技术来研究这个探测器的定时系统：测试脉冲，测试光束，以及我们为此工作建立的激光装置。像素矩阵上的平均延迟是用测试光束和激光器确定的，并且对于不同的Timepix 3芯片显示出相同的结构。延迟的差异导致像素矩阵上约4 ns的最大差异，这与1.56ns的时间仓相比是大的。通过在每个像素级别上校正这种差异，时间分辨率平均提高了159 ps，具体取决于传感器。对于具有200 $μ\text{m}$平面硅传感器的单个Timepix 3芯片，在时间游走校正和针对每像素平均延迟的差异的校正之后实现的最佳时间分辨率为686.4 $\pm$ 0.2 ps，相比之下，没有任何校正的时间分辨率为892.9 $\pm$ 0.3 ps。然而，这种改进的时间分辨率还不是天真地期望的451 ps的时间分辨率。该延迟的起源由该激光器设置确定，并且是由于信号传播和像素内的快速振荡器的启动时间差的组合。这项工作表明，它是至关重要的下一代像素探测器，以纠正这些系统的时序效应，以达到更好的时间分辨率，以帮助4D跟踪技术在HL-LHC。
2022-01-23 physics.ins-det
A UV Sensitive Integrated Micromegas with Timepix Readout
本文介绍了一种探测器系统，包括三个组件，CMOS成像阵列，与Micromegas布局和紫外光子敏感CsI反射光阴极的气体探测器结构。所有这三个元素都使用简单的后处理步骤进行了单片集成。Micromegas结构和CMOS成像芯片不受CsI沉积的影响。该探测器在He/异丁烷混合物中工作可靠，单光子电荷增益可达6 \cdot 10 ^4。Timepix CMOS阵列允许单个UV光子的高分辨率成像。该系统的MTF 50为0.4 lp/像素，相当于约7 lp/mm。
2010-03-10 physics.ins-det
Measurement of the Resolution of the Timepix4 Detector for 100 keV and 200 keV Electrons for Transmission Electron Microscopy
本文测量了Timepix4探测器在TEM中对100 keV和200 keV电子的MTF，并利用事件到达时间和幅度信息将奈奎斯特频率处的MTF分别提升2.12倍和3.16倍，证明电子轨迹扩展造成的模糊可被部分校正。
2025-06-04 physics.ins-det
Development of Readout Electronics for a High-Speed Event-Driven Neutron Imaging Detector Based on Timepix4
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出了一种基于Timepix4芯片的高性能读出电子系统，实现了160 Gbps的全带宽读出，并通过实验验证了其稳定性和功能性。
2026-03-10 physics.ins-det
Interactive event-driven 4D-STEM with Timepix4 and live analytical ptychography
University of Antwerp（安特卫普大学）
本研究开发基于Timepix4的实时交互式事件驱动4D-STEM工作流，通过硬件级同步与并行处理实现零延迟，将4D-STEM从离线技术转为交互式成像模态。
2026-10-15 physics.ins-det
Fast array-based particle coincidence detection in a TimePix3-based velocity map imaging instrument
Stanford PULSE Institute, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福PULSE研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Department of Chemistry, University of California, Davis（加州大学戴维斯分校化学系）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
本文提出了一种基于数组的快速数据处理算法，用于提升TimePix3基速度映射成像仪器中粒子击中检测的效率与精度。
2026-03-05 physics.ins-det
Event-Level Voxel Reconstruction in Two-Photon Absorption Scans Using Pixel-Overlap Selection in Timepix3
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
本文提出利用Timepix3进行两光子吸收扫描的事件级体素重建方法，通过像素重叠定义事件并估计簇级时间，实现无外部触发的稳定体素时间分配，避免了传统方法的空间偏差。
2026-04-17 physics.ins-det
Optical Readout of the ARIADNE LArTPC using a Timepix3-based Camera
ARIADNE实验利用1吨双相液氩时间投影室（LArTPC），旨在开发和成熟大规模LAr探测器的光学读出技术。本文介绍了表征，使用宇宙μ子，基于Timepix 3的相机安装在ARIADNE探测器。来自相机的原始数据是原生的3D和零抑制，允许直接的事件重建，并呈现重建的LAr相互作用事件的图库。利用1.6 ns的时间分辨率，在0.54 kV/cm下，LAr中电离电子的漂移速度被确定为1.608 \pm 0.005 mm/μs。能量校准和分辨率是使用贯穿的μ子来确定的。对于所呈现的数据集，发现能量分辨率约为11%。初步研究的能量沉积（dE/dx）作为距离的函数也进行了两个停止μ子事件，并比较GEANT 4模拟显示出良好的一致性。结果表明，这种技术的能力，并讨论了其应用的背景下，未来的千吨级双相LAR探测器，将用于DUNE计划。
2020-12-01 physics.ins-det
Visualization of radiotracers for SPECT imaging using a Timepix detector with a coded aperture
这项工作显示了可视化的放射性示踪剂在SPECT与编码的孔径掩模和混合像素Timepix探测器与碲化镉传感器的基础上的系统。使用X射线和放射源的系统的表征证实，可以实现小于1 mm的空间分辨率和3 cm x 3 cm的视场。模拟研究的结果，以确定预期的空间分辨率的系统在焦平面的各种放射性核素。证明了使用该系统与薄（1.5 mm）编码孔径掩模重建图像的伽马发射器的能量高达180 keV的可能性。
2020-05-28 physics.ins-det physics.med-ph
Development and characterization of hybrid MCP-PMT with embedded Timepix4 ASIC used as pixelated anode
INFN, Division of Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；Dept. of Physics and Earth Science, University of Ferrara（费拉拉大学地球科学与物理学系）；EP Department, CERN（欧洲核子研究中心实验物理部）
该研究开发了一种基于Timepix4 ASIC的混合MCP-PMT探测器，实现了高空间和时间分辨率，用于单光子探测应用。
2026-02-02 physics.ins-det
Characterization of micro-SPECT system based on Timepix detector
Joint Institute for Nuclear Research（俄罗斯联合核研究所）；Isotopes Center（同位素中心）；Center of Technological Applications and Nuclear Development（技术应用与核发展中心）
本研究评估了基于Timepix芯片和MURA掩膜的原型micro-SPECT系统特性，针对其高分辨率和小视野特点开发了专用模体，并利用Tc-99m源测试了空间分辨率等关键参数。
2025-05-03 physics.ins-det physics.med-ph
TEMPUS, a Timepix4-based system for event-based X-rays detection
本文提出基于Timepix4 ASIC的TEMPUS探测器系统，支持40 kfps光子计数和纳秒级事件驱动时间标记两种模式，并展示了其在PETRA III和ESRF的首批实验结果。
2024-04-10 physics.ins-det
Biological Tissue Imaging with a Position and Time Sensitive Pixelated Detector
我们展示了一个高度并行的，有源像素检测器的生物组织切片的大面积，质谱成像的能力。将裸Timepix组件（512 x512像素）与离子显微镜基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI TOF-MS）上的人字形微通道板组合。检测器组件在每个测量帧中记录多个m/z物质的位置和时间分辨图像。我们证明了检测系统的适用性，生物分子质谱成像的生物相关的样品，从Timepix测量的肽网格基准样品和小鼠睾丸组织切片的质量分辨图像。在MALDI-TOF-MS成像实验中测量生理浓度下分析物的质谱和定位信息。在100-335 μm的显微镜模式激光视场下，我们显示了高的空间分辨率（样品表面上的像素尺寸低至740 × 740 nm 2）和6 μm的空间分辨率。自动化，大面积成像的演示和Timepix的快速，大面积图像采集的潜力突出。
2013-05-23 physics.ins-det
Silicon Carbide Timepix3 detector for quantum-imaging detection and spectral tracking of charged particles in wide range of energy and field-of-view
本文研究将抗辐射且耐高温的碳化硅传感器与 Timepix3 读出芯片结合，构建 MiniPIX-Timepix3 紧凑型辐射相机，并通过 13–226 MeV 质子束校准实验验证其在宽能量范围带电粒子能谱测量和高分辨率粒子跟踪中的性能。
2023-10-26 physics.ins-det physics.med-ph
Stray radiation produced in FLASH electron beams characterized by the MiniPIX Timepix3 Flex detector
本工作的目的是表征超高剂量率脉冲（UHDpulse）电子束使用混合半导体像素探测器。采用Timepix 3（TPX 3）ASIC芯片测量了15 ~ 23 MeV脉冲电子束次级辐射场的成分、空间、时间和光谱特性。面临的挑战是开发一个单一的紧凑型探测器，可以提取光谱和剂量测定信息，这样的高通量短脉冲场。对于二次射束测量，将1和8 cm厚的PMMA板放置在电子束前面，脉冲持续时间为3.5微秒。将具有100和500微米厚度的硅传感器的Timepix 3检测器放置在移动台上，允许在射束轴的各个横向位置处进行数据采集。在FLEXI配置中使用探测器可以实现适当的原位测量和最小的自屏蔽。初步结果突出了技术和探测器的能力，以测量个人UHD脉冲的电子束在短脉冲。此外，每个像素的两个信号链的使用使得能够在混合辐射场中在离射束核心的各种距离处估计粒子通量和散射剂量率（DR）。
2022-01-31 physics.ins-det physics.med-ph
High-count-rate Particle Tracking in Proton and Carbon Radiotherapy with Timepix2 Operated in Ultra-Short Acquisition Time
本研究评估了 Timepix3 和 Timepix2 探测器在高计数率粒子环境下的采集时间极限，利用 Timepix2 的短快门特性和定制校准，首次在临床强度加速器束流中实现了低至 100 ns 的单粒子径迹测量，将事件率上限提升至 10^9 particles/cm^2/s。
2024-09-26 physics.acc-ph physics.ins-det physics.med-ph
Analysis of mixed radiation fields at the MoEDAL experiment based on real-time data from a Timepix detector network
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；University of West Bohemia（西波希米亚大学）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）
本文基于Timepix探测器网络数据，分析MoEDAL实验环境中快中子、其他强子及高电离粒子的通量与特性，探讨其对核跟踪探测器背景的影响，并展示探测器的空间跟踪能力。
2026-09-18 hep-ex physics.app-ph physics.data-an
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
Reconstruction of charged tracks with Timepix4 ASICs
由四个硅传感器凸点键合到Timepix 4 ASIC的检测器系统的设计与其数据采集系统，操作基础设施和专用软件一起描述。在CERN SPS的180 GeV/c混合强子束的空间和时间性能的系统进行了评估，并详细报告。粒子轨迹重建使用时间-空间测量从四个探测器平面。对于100和300 $μ$ m厚的传感器，空间命中分辨率分别被评估为$(15.5\pm 0.5)$ $μ$ m和$(4.5\pm0.3)$ $μ$ m。来自探测器的时间戳也以精细的精度测量，对于两个100和两个300 $μ$ m厚的传感器，分别产生$(452\pm10)$ ps、$(420\pm10)$ ps、$(639\pm10)$ ps、$(631\pm10)$ ps的时间分辨率。将这些测量组合成$(340\pm 5)$ ps的跟踪时间分辨率。
2022-12-23 hep-ex physics.ins-det
Towards MPGDs with embedded pixel ASICs
本文提出将像素ASIC（Timepix4）嵌入微结构气体放大级，展示了GEMPix4探测器的首批X射线图像结果，并提出了“硅读出板”概念以扩展其在高能物理中的应用。
2024-12-22 physics.ins-det
Single-shot MHz velocity-map-imaging using two Timepix3 cameras
我们展示了事件驱动的Timepix3为基础的探测器结合双面速度图成像光谱仪记录在自由电子激光设施FLASH带电粒子的完整的3D动量的应用。我们使用250 kHz FLASH脉冲测量了XUV诱导的$\text{N}_2$的碎裂，具有亚像素的空间分辨率和高达1.7 ns的光电子时间分辨率。为了进一步证明该相机在更高重复率下的能力，我们测量了He（$1s$）光电子的单次拍摄图像，重复率为1 MHz。总的来说，与Timepix3相机，我们克服了标准相机技术的限制，先进的成像实验，要求高事件率和高时空分辨率。
2021-11-29 physics.atm-clus physics.ins-det
First demonstration of $50\,\mathrm{ps}$ four-dimensional vertex reconstruction with the Timepix4 beam telescope
University of Oxford（牛津大学）；Nikhef（尼赫夫国家粒子物理研究所）；CERN（欧洲核子研究组织）
本研究利用CERN SPS的180 GeV/c混合强子束流与Timepix4束流望远镜，通过四维拟合实现50皮秒量级顶点重建，达到54±5皮秒的时间分辨率，为未来高堆积度探测器精密定时奠定重要实验基础。
2026-10-09 hep-ex physics.ins-det
Recent results on GaAs detectors - 137
本文讨论了GaAs探测器中电荷收集与所用材料及其加工工艺的关系。辐射引起的电荷收集效率和探测器的漏电流的退化进行了总结。ATLAS实验的条带和像素探测器的状态报告，随着GaAs X射线探测器的非高能物理应用的最新结果。
1997-08-28 physics.ins-det
Cluster SIMS Microscope Mode Mass Spectrometry Imaging
二次离子质谱显微模式成像是一种具有高空间分辨率和高速成像的生物分子的技术。技术发展，如新的位置敏感检测器，结合多原子原离子源，需要利用显微镜模式质谱成像的全部潜力，即有效地推动超高空间分辨率，样品吞吐量和灵敏度的限制。在这项工作中，C60的主要来源相结合的商业质量显微镜显微镜模式二次离子质谱成像。探测器设置是Medipix/Timepix系列的像素化探测器，具有高压后加速功能。该系统的质谱和成像性能进行了测试与各种基准样品和薄组织切片。我们表明，高二次离子产率（相对于传统的单原子一次离子源）的C60一次离子源和高电压检测器设置的灵敏度增加，提高显微镜模式二次离子质谱成像。与其他显微镜模式成像系统相比，分析时间和信噪比都得到了改善，所有这些都具有高空间分辨率。我们已经证明了C60离子显微镜与Timepix检测器的高空间分辨率显微镜模式二次离子质谱成像的独特功能。
2013-09-04 physics.ins-det
Radiation Induced Damage in GaAs Particle Detectors
研究GaAs作为高能物理实验中探测粒子的材料的动机来自其对辐射损伤的抵抗力。这是对未来加速器实验中使用的探测器材料的重要要求，在未来加速器中，辐射环境将排除所有探测器类型，但最耐辐射的探测器类型除外。
1997-09-24 physics.ins-det
CTPX1: A Highly Integrated and High-Throughput Data-Driven Camera Based on Timepix4
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
为应对中国散裂中子源二期升级后高通量需求，本文提出CTPX1相机系统，采用双阶段并行架构实现81.92 Gbps带宽，验证Timepix4在中子成像中的可行性，达到1.17 Ghits/s读取速率，实现精细空间结构分辨和良好时间分辨。
2026-03-10 physics.ins-det
Processing and characterization of epitaxial GaAs radiation detectors
GaAs器件具有相对高的原子序数（Z=31，33），因此将X射线吸收边扩展到Si（Z=14）器件之外。在这项研究中，辐射探测器处理的GaAs衬底上的110 $μ\textrm{m}$ - 130 $μ\textrm{m}$厚的外延吸收体积。使用定制的水平氯化物气相外延（CVPE）反应器生长厚的未掺杂和重掺杂的p $^+$外延层，其生长速率为约10 $μ\textrm{m}$ /h。用电容电压（$CV$）、电流电压（$IV$）、瞬态电流技术（TCT）和深能级瞬态谱（DLTS）对GaAs p $^+$ /i/n $^+$探测器进行了表征。具有110个$μ\textrm{m}$外延层厚度的探测器的全耗尽电压（$V_{\textrm{fd}}$）在8 V - 15 V范围内，漏电流密度约为10 nA/cm $^2$。当偏置电压远高于在给定厚度下产生GaAs中电子的峰值饱和漂移速度的值时，由TCT确定的信号渡越时间约为5 ns。数值模拟与适当的缺陷模型与实验结果一致。
2015-03-13 physics.ins-det
AC-coupled GaAs microstrip detectors with a new type of integrated bias resistors
在3“基片上制作了集成耦合电容和偏置电阻的全尺寸单面GaAs微带探测器。用PECVD淀积的SiO_2和SiO_2/Si_3N_4层分别提供32.5pF/cm和61.6pF/cm的耦合电容。电阻器是由溅射金属陶瓷使用简单的电梯技术。薄层电阻率为78 kOhm/sq。电阻的热系数小于4 × 10 ^-3 /℃，满足了小面积偏置电阻的要求，工作温度范围宽。
1997-09-30 physics.ins-det
Characterization of Chromium Compensated GaAs as an x-ray Sensor Material for Charge-Integrating Pixel Array Detectors
我们研究了铬补偿GaAs耦合到电荷积分ASIC时的性能作为探测器温度、外加偏压和X射线管能量的函数。该材料是光敏电阻器，并且可以被偏置以通过像素电路收集电子或空穴。两者都在这里研究。先前的研究已经显示出大量的空穴捕获。这种陷波和其它传感器特性引起几种非理想效应，包括扩展的点扩散函数、有效像素尺寸的变化和速率相关偏移移位。这些效应的大小随温度和偏置而变化，要求传感器具有良好的温度均匀性和非常好的温度稳定性，以及精心选择的偏置电压。
2017-11-21 physics.ins-det
TraX Engine: Advanced Processing of Radiation Data Acquired by Timepix Detectors in Space, Medical, Educational and Imaging Applications
TraX Engine是由ADVACAM与ESA合作开发的高级数据处理工具，用于分析Timepix探测器数据，支持空间辐射监测、粒子治疗和成像等应用，通过模块化架构和多接口实现跨领域可用性。
2024-10-14 physics.data-an physics.ins-det physics.med-ph
Novel Neutron Detectors based on the Time Projection Method
我们提出了一种新的热中子探测器的第一个原型使用时间投影方法。该系统由8个TimePix ASICS和后处理InGrid网格组成。每个ASIC具有256 × 256像素，尺寸为55 μ m × 55 μ m，能够测量电荷或时间。这允许可视化整个转换粒子轨迹及其空间和时间信息，并通过使用事件重建算法来区分其他粒子的背景。通过使用可扩展的读出系统，这里提出的探测器也可以升级到更大的有源区域。在当前配置中，我们可以实现$σ= (115\pm8)$ μ m的空间分辨率。
2017-08-11 physics.ins-det
Improving the temporal resolution of event-based electron detectors using neural network cluster analysis
本研究针对事件型电子探测器的时间分辨率提升问题，以飞秒电子脉冲串为参考表征TimePix3架构探测器的定时精度，通过训练神经网络预测电子到达时间，将时间分辨率提升至2纳秒（较簇平均法提升1.6倍），该方法可推广至亚纳秒级快速电子探测器，助力电子显微镜定时精度提升。
2023-07-31 physics.ins-det
Parallel CPU- and GPU-based connected component algorithms for event building for hybrid pixel detectors
针对Timepix系列混合像素探测器高数据吞吐量下的实时聚类需求，提出基于并查集与路径压缩的并行连通分量算法，GPU实现达每秒3亿命中，较CPU方法加速两个数量级并减少数据丢失。
2024-12-16 cs.DC physics.ins-det
Track Lab: extensible data acquisition software for fast pixel detectors, online analysis and automation
本文介绍了Track Lab，一款专注于可扩展性与高性能的现代数据采集软件，通过提供文档化API和20余个标准模块，支持利用多线程实时构建复杂分析流水线，兼容Timepix等探测器硬件并实现自动化，适用于高能物理研究。
2024-01-05 cs.DC physics.data-an physics.ins-det
Towards GaAs Thin-Film Tracking Detectors
硅基跟踪探测器已被用于几个重要的应用中，如在癌症治疗中使用粒子束，并在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上发现新的基本粒子。III-V族半导体材料是硅的一种有吸引力的替代品，因为它们具有一些优越的物理特性。它们可以满足快速定时探测器的需求，允许具有ps分辨率的飞行时间测量，同时具有辐射耐受性和成本效益。作为一种比硅具有更大密度、更高原子序数Z和更高电子迁移率的材料，GaAs表现出更快的信号收集和更大的每μm传感器厚度的信号。在这项工作中，我们报告的n-在-n GaAs薄膜器件的制造旨在服务于下一代高能粒子跟踪探测器。采用分子束外延（MBE）技术生长了掺杂浓度低的高质量GaAs薄膜，实现了10 μm有源层探测器的全耗尽。使用瞬态电流技术（TCT）评估检测器结构的信号收集速度。为了阐明检测器的结构特性，使用开尔文探针力显微镜（KPFM），其证实了在检测器中结的形成，并揭示了本征层中的残留掺杂。我们的研究结果表明，GaAs薄膜是合适的候选人，以实现薄和耐辐射的跟踪探测器。
2021-07-13 physics.app-ph physics.ins-det
Investigating the response of single pad and hybrid pixel detectors (Si, GaAs, CdTe, CZT) for 226Ra and 137Cs
本研究在226Ra和137Cs辐射下，对比了Si、GaAs、CdTe三种半导体材料的像素与单垫探测器的能量分辨率、簇大小及信号幅度对外加电压的依赖特性。
2025-04-03 nucl-ex physics.ins-det
Quantifying the Performance of a Hybrid Pixel Detector with GaAs:Cr Sensor for Transmission Electron Microscopy
混合像素探测器（HPD）已被证明是非常有效的基于衍射和时间分辨的研究在透射电子显微镜，但其性能受到限制的事实，即高能电子在其厚硅传感器长距离散射。与单片有源像素传感器（MAPS）相比，HPD的优点在于它们的传感器不需要由Si制造。我们比较了Medipix 3 HPD与Si传感器和GaAs：Cr传感器在60 - 300 keV能量范围内使用初级电子的性能。测量和计算了探测器的调制传递函数（MTF）和探测量子效率（DQE），结果表明GaAs：Cr器件对高能电子的探测性能明显优于Si器件。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
X-ray Imaging Using a Hybrid Photon Counting GaAs Pixel Detector
在室温下研究了混合GaAs像素探测器作为X射线成像传感器的性能。这些混合电路包括300 μ m厚的GaAs像素探测器，倒装芯片键合到CMOS单光子计数芯片（PCC）。该芯片由64 x 64个相同的方形像素（170 μ m x 170 μ m）组成，总面积为1.2 cm**2。每个单元中的电子器件包括一个ADC、一个具有3位阈值调整的ADC和一个15位计数器。该探测器是由一个肖特基二极管的半绝缘LEC-GaAs体材料上处理的阵列。IV-characteristic和检测器偏置电压扫描表明，检测器可以在200 V左右的电压下工作。通过使用用于牙科诊断的标准X射线管拍摄各种对象的图像。还测定了信噪比（SNR）。这些成像系统的应用范围从医疗应用（如数字乳房X射线照相术或牙科X射线诊断）到非破坏性材料测试（NDT）。由于探测器和读出芯片分离，可以研究和比较不同的材料。
1998-12-21 physics.ins-det physics.med-ph
Construction and characterization of a seven-chip GridPix X-ray detector for solar axion searches
本研究构建了七芯片GridPixX射线探测器，用于太阳轴子搜索，通过硬件和软件 veto 降低背景水平，并评估了探测器对低能X射线的效率和能量分辨率。
2025-12-05 physics.ins-det
Assessing the Dosimetric Effects of High-Z Titanium Implants in Proton Therapy Using Pixel Detectors
本研究使用Timepix3像素探测器评估质子治疗中钛植入物的剂量学效应，发现钛植入物会改变次级辐射场中高能量传递离子的剂量率与通量，为理解钛材料在质子治疗中的影响提供了全面信息。
2024-09-27 physics.ins-det physics.med-ph
The effects of radiation on Gallium Arsenide radiation detectors
用1 MeV中子、24 GeV/c质子和300 MeV/c π介子辐照半绝缘、未掺杂、液封直拉（SI-U LEC）GaAs探测器。最大注量分别为6、3和1.8~10 $^{14}$粒子/cm $^{2}$。对于所有三种类型的照射，由于电子和空穴平均自由程的减少，检测器的电荷收集效率（cce）降低。π介子和质子辐照比中子辐照产生更大的cce减少，其中π介子的影响最大。在室温、200 $^{o}$ C和450 $^{o}$ C下用闪光灯退火探测器的效果已被证明可以减少漏电流并增加辐照探测器的cce。闪光灯退火通过增加电子的平均自由程，使cce从26%增加到70%。两个铟掺杂的样品用24 GeV/c质子辐照，并证明没有改善超过SI U GaAs相对于辐照后cce。
1997-08-28 physics.ins-det
A proton-recoil track imaging system for fast neutrons: the RIPTIDE detector
快中子探测通常基于中子-质子弹性散射反应：反冲质子在含氢材料中引起的电离构成了设计和开发一类中子探测器的基本信息。虽然实验技术不断改进，质子反冲轨道成像仍然在n-探测系统的前沿，由于所需的高光子灵敏度。在文献中可以找到几种使用n-p单散射和双散射进行中子跟踪的最先进方法-称为反冲质子跟踪成像（RPTI）。到目前为止，它们在检测效率、复杂性、成本和实现方面都存在局限性。为了解决这些不足之处，我们提出了RIPTIDE一种新的反冲质子轨道成像探测器，其中由快速闪烁体产生的光输出用于在空间和时间上进行完整的重建的相互作用事件。由于在过去十年中，新的科学CMOS相机以及像Timepix或MIMOSIS这样的像素传感器在低噪声和单光子计数方面取得了巨大的进步，所提出的想法是可行的。在这方面的贡献，我们报告的RIPTIDE概念的进展：Geant 4蒙特卡罗模拟，光收集测试以及国家的最先进的方法，图像读出，处理和快速分析。
2022-11-06 physics.ins-det
Diagnostics for ultrashort X-ray pulses using silicon trackers
激光等离子体产生的X射线光谱是非常重要的，它表征了等离子体中的电子动力学，是应用的基础。然而，现有的激光等离子体基X射线脉冲光谱诊断方法的精度和效率都不高，特别是在几百keV的范围内。本文提出并论证了一种基于电子径迹探测的激光等离子体产生的X射线脉冲光谱测量方法。激光等离子体产生的X射线在多像素硅跟踪器中散射。从探测器的响应中可以提取康普顿电子的能量和散射方向，从而可以重建X射线的光谱。模拟结果表明，对于12 $\rm μ$ m像素间距和500 $\rm μ$ m耗尽区厚度的绝缘体上硅像素探测器，该方法对200 ~ 550 keV X射线的能量分辨率约为20%.还显示了基于Timepix 3探测器的原理验证实验的结果。
2021-09-02 physics.ins-det
High-rate, high-resolution single photon X-ray imaging: Medipix4, a large 4-side buttable pixel readout chip with high granularity and spectroscopic capabilities
本文介绍了Medipix4芯片，这是一种用于高计数率能谱X射线成像的四边可拼接像素读出芯片，支持高粒度像素读出并具备单光子能量分箱与电荷共享校正功能。
2023-11-21 physics.ins-det
Indium-Bond-And-Stop-Etch (IBASE) Technique for Dual-side Processing of Thin High-mobility GaAs/AlGaAs Epitaxial Layers
提出IBASE倒装芯片技术，实现薄型高迁移率GaAs/AlGaAs外延层的双面加工，制造高对准双栅结构，并在660纳米厚含40纳米量子阱的外延层上，于30 K下稳健调谐3.44太赫兹附近的子带间吸收。
2023-02-21 physics.ins-det
Digital Imaging Mass Spectrometry
通过质谱成像可视化分子二维分布的方法发展迅速，并在生物学、医学和材料表面科学中产生新的应用。大多数质谱成像仪逐点获取高质量分辨率光谱，从而扫描物体的表面。因此，成像是缓慢的并且图像重建仍然是麻烦的。在这里，我们描述了一个成像质谱仪，利用真正的成像能力的离子光学手段的飞行时间质量分离。质谱仪配备ASIC Timepix芯片作为阵列检测器，以获取通过MALDI直接从目标样品成像到检测器上的离子的位置、质量和强度。该成像质谱仪对样品的空间分辨能力为（84 \pm 35）μm，质量分辨率为45，可将原子或有机化合物定位在约2 cm 2的表面积上。结构化样本上约5 mm2的扩展激光光斑允许对所选质量进行平行成像。数字成像质谱仪证明了高命中多重性，简单的图像重建和其在4 kHz或更高的高速读出的潜力。该设备演示了一种像数码相机一样获取真实图像的简单方法。该技术可能在不久的将来实现对生物分子样品的快速分析。
2011-03-10 physics.ins-det
Capacitively Coupled GaAs p-i-n/Substrate Photodetector with Ohmic Contacts on Lightly Doped n-GaAs for Hard X-Ray Imaging
Institute of Applied Problems of Physics, National Academy of Sciences of the Republic of Armenia（亚美尼亚共和国国家科学院应用物理问题研究所）；CNR-Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto officina dei materiali（意大利国家研究委员会材料研究所）；Elettra-Sincrotrone Trieste S.C.p.A.（的里雅斯特电子同步加速器股份有限公司）
本研究提出了一种电容耦合的GaAs p-i-n/基底光电探测器，通过低温退火工艺实现欧姆接触，用于高能X射线脉冲检测。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A response matrix determined with a coincidence-based acquisition for correction of charge sharing spectral distortions in energy-resolved photon counting detectors
本文提出一种基于符合响应矩阵的模型无关方法，通过均匀辐照校准电荷共享概率，用于校正光子计数探测器中的电荷共享谱畸变，其性能接近聚类算法且抗噪声能力更强。
2025-08-28 physics.ins-det physics.med-ph
Radiation hardness of GaAs: Cr and Si sensors irradiated by electron beam
基于高阻铬补偿GaAs（GaAs：Cr）材料的辐射探测器由于具有许多传统材料所不能比拟的优点，在高能物理等应用领域得到了越来越广泛的应用。在室温下的高辐射硬度突出，需要系统地研究。本文介绍了由LINAC-200加速器产生的20.9MeV电子对GaAs：Cr基传感器某些性能影响的实验研究。平行地，Si传感器在相同的条件下被照射，测量和分析，以便进行比较研究。目标传感器的辐照剂量高达1.5 MGy。在不同的吸收剂量下测量了样品的电流-电压特性、电阻率、电荷收集效率及其与偏压和温度的关系。本文分析了GaAs：Cr传感器中产生这种效应的可能微观机制。
2020-06-01 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic Scintillation Properties of n-Type GaAs for the Direct Detection of MeV/c2 Dark Matter
本文是第一份报告的n型GaAs作为低温闪烁辐射探测器的电子反冲相互作用的暗物质（DM）粒子在探索不足的MeV/c2质量范围内的检测。七个GaAs样品从两个商业供应商和不同的硅和硼浓度进行了研究，其低温光学和闪烁性能。所有样品即使在低温下也是n型的，并且在硅供体和硼受体之间表现出峰值在1.33 eV（930 nm）处的发射。最低激发带峰值在1.44 eV（860 nm），发射和激发带之间的重叠很小。X射线激发的亮度范围从7到43光子/keV。热释光测量表明，n型GaAs不积累亚稳态辐射状态，可能会导致余辉。进一步的发展和使用低温光电探测器承诺一个显着的组合，大的目标尺寸，超低的背景，和灵敏度的电子反冲的几个电子伏特，将产生的DM粒子作为光的几个MeV/c2。
2018-02-26 hep-ex physics.ins-det
Monte Carlo calculations of cryogenic photodetector readout of scintillating GaAs for dark matter detection
本文通过蒙特卡罗计算评估了Ge/TES、KID和SNSPD三种低温光探测器对GaAs(Si,B)闪烁光子的探测效率，在KA上限为0.03/cm时分别达到35%、25%和8%，为暗物质探测提供了光学腔读出方案的设计依据。
2024-08-31 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Time-resolved neutron imaging at ANTARES cold neutron beamline
在用X射线进行的非破坏性评价中，嵌入致密、重（或高Z）基质中的轻元素显示出很少的对比度，并且它们的结构细节几乎不能被揭示。另一方面，中子射线照相术为这些情况提供了解决方案，特别是对于含氢材料，这是由于氢的大的中子散射截面和中子截面对原子序数的不相关依赖性。目前，大多数中子成像实验都是用静态物体进行的，这主要是由于中子束线设施的通量强度有限，有时也是由于探测器的限制。然而，有些应用需要动态现象的研究，现在可以在几个高强度光束线，如最近重建的ANTARES光束线在FRM-II反应堆进行。在本文中，我们展示了时间分辨成像的能力，重复的过程中，不同阶段的过程可以同时成像，并集成在多个周期。利用快MCP/Timepix中子计数探测器对10 Hz频率下运行的蒸汽机模型内的水分布进行了成像。在<10分钟的积分内，以亚毫米的空间分辨率测量水的量作为循环时间的函数，从而证明了时间分辨中子射线照相术用于未来应用的能力。ANTARES束线的中子谱以及铁样品的透射谱也测量与飞行时间（TOF）技术结合高分辨率束斩波器。我们的装置的能量分辨率被发现是~0.8%，在5 meV和~1.7%，在25 meV。
2015-01-31 physics.ins-det
The strong-field QED experiment LUXE at the European XFEL and its detector challenges
LUXE实验旨在研究电子-激光和光子-激光相互作用中的高场QED，使用欧洲XFEL的16.5 GeV电子束和功率高达350 TW的激光束。该实验将测量非线性康普顿散射中的电子和光子的光谱，其中预期每1 Hz束流交叉的产生率超过$10^9$。与此同时，将测量在两步三叉戟过程或Breit-Wheeler过程中产生的对的正电子，其中预期的速率范围从每个束团交叉的$10^{-3}$到$10^3$，取决于激光功率和焦点。这些测量必须在低能量高辐射背景的存在下进行。为了应对这些挑战，对于高速率的电子和光子通量，实验将使用切伦科夫辐射探测器，闪烁体屏幕，蓝宝石传感器以及铅玻璃监测器，用于束流收集器的后向散射。一个四层硅像素跟踪器和一个紧凑的电磁钨量能器与GaAs传感器将被用来测量正电子谱。介绍了实验的布置和在恶劣辐射条件下的预期性能。
2021-12-16 physics.ins-det
A single multi-configuration Direct Electron Detector for various electron imaging and diffraction-based techniques in SEM
Université de Lorraine, CNRS, Arts et Métiers Institute of Technology（洛林大学、法国国家科学研究中心、巴黎国立高等工艺学院）
本文提出了一种新的多配置检测系统，通过在扫描电镜中集成一个基于Timepix3的直接电子探测器，实现了多种电子衍射几何构型的高效集成分析，扩展了电子显微镜在材料表征中的应用范围。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
