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フォトンスタンピング用高速光学カメラ TPX3 Cam

フォトンタイムスタンピング Velocity map imaging
TOA・TOF 計測 イオン・エレクトロン・フォトンイメージング

フォトンスタンピング用高速光学カメラ TPX3 Cam

TPX3Cam はフォトンタイムスタンピングが行える高速光学カメラとして開発されました。
Timepix3 ACIC と高速読出し部を組み合わせた先進的なSi ピクセルセンサーをベースにし、エレクトロンイメージングやイオン、シングルフォトン検出等、時間分解能が求められるアプリケーションに適したカメラです。
TPX3Cam はテーブルトップでのラボセットアップ、シンクロトロンや自由電子レーザーのいずれの環境でも、容易に導入が可能です。

TPX3 Cam 仕 様

センサー
マテリアル Si(光感度増強)
波長範囲 400〜1000nm
検出限界 〜1000 photons per pixel hit
オプティクス
有効面積 14.1mm X 14.1mm
タ イ プ Cマウント
レンズ ー センサー間最短距離 42mm
ASIC
タ イ プ Timepix3
ピクセルピッチ 55μm
ピクセル数 256 X 256
閾 値 数 1
時間分解能 1.6ns
スループット up to 80Mhits/s for 10Gb/s
up to 15Mhits/s for 1Gb/s
有効フレームレート > 500 MHz
読出しモード Data driven,
TOA・TOT同時測定
その他
インターフェース 1 Gb/10Gb Ethernet
外部シャッター制御
外部信号タイムスタンピング 260 ps
寸 法 28.5cm x 8.0cm X 9.0cm
重 量 2.2 kg
データ収集ソフト GUI for Windows/Linux/Mac
ソフトウェアインテグレーション C++ SDK for Linux / Windows

アプリケーション

TPX3Cam を用いて、飛行時間質量分析におけるイオンの空間・速度分布イメージング(velocity map imaging);イオンとエレクトロンの同時イメージングや、時間分解型のイメージング分光が可能です。

イオン・エレクトロンイメージング

TPX3Cam は、イオンの衝突を1.6ns の精度で検出、タイムスタンプが可能。 これにより、すべてのフラグメントイオンに対するイオン運動を記録可能にし、単一フラグメント上でのディテクターゲートが不要になります。この一台で、シンプルに精密な測定が行えます。

Image below shows ion TOF mass spectrum of CH2IBr recorded with TimepixCam, a previous model of the TPX3Cam, at the FLASH light source at the German Synchrotron, Hamburg after strong-field ionization with an intense laser pulse along with the camera images for each of the peaks in the TOF spectrum. Adapted from M.Fisher-Levine et al, J. Synchrotron Rad. (2018) 25, 336-345.

シングルフォトンイメージング

TPX3Camにイメージインテンシファイアを組み合わせ感度増強すると、時間相関シングルフォトンカウンティング(TCSPC)や、蛍光寿命イメージングなど、時間分 解能が求められるシングルフォトンイメージングに応用できます。


  • Image (a): Lifetime images of beads infused with different Ir compounds and fluorescent Plastic acquired with Timepix Cam, a previous model of the TPX3Cam.

  • Image (b): Intensi ty as a function of time (phosphorescence decays) for areas A1-A4 indicated in (a), with monoexponential fits to the phosphorescence decays and residuals of the fits. Adapted from L.M. Hirvonen et al, Rev. Sci. Instrum. 88, 013104 (2017)