从 X 射线探测器到电子探测器 - 研发探测器的历程

2023-02-20 14:17:42, 北京优纳珂北京优纳珂科技有限公司

点击蓝字关注我们

Dr. Christoph Hörmann at the DECTRIS development lab working on DECTRIS QUADRO.

Christoph从职业生涯的第一天起就与探测器形影不离。在保罗·谢尔研究所(PSI)，当时的瑞士光源（SLS)探测器小组还是由DECTRIS创始人 Christian Brönnimann 博士领导的，Christoph在那里完成了他的毕业论文。在那之后，他又在 Bernd Schmitt 博士 (Christian Brönnimann博士的接班人) 指导下，致力于瑞士光源材料科学线站的第一代 MYTHEN 探测器模块的研发和表征。之后，他在Roland Horisberger博士指导下继续攻读博士学位，并加入了PSI的高能物理组。该小组主要负责为欧洲核子研究中心（CERN)的大型强子对撞机(LHC）研发紧凑μ子线圈 (CMS) 桶形像素探测器。有趣的是，Christoph 与 Roland 今天又在DECTRIS一起工作了。在Christoph获得他的博士学位后，他作为湿度传感器项目经理加入了 Sensirion AG。在 Sensirion 公司，他积攒了很多将高科技产品商业化的经验。然而，他对技术和科学的着迷使他从未与他的探测器家族失去联系。当2008年“回归本源”的机会出现时，他申请了 DECTRIS 的探测器物理学家职位，并作为第七位员工加入了DECTRIS。

DECTRIS：是什么让您选择了DECTRIS？

DECTRIS项目研发经理 Christoph Hörmann博士：这感觉就像回家一样。我很享受我在高科技行业的经历，我从中学到了很多为工业伙伴开发商业产品的经验：通过工艺流程开发和标准化确保可重复性，提供经济上可行的解决方案，获得必要的认证，建立客户支持，提高用户友好度，维护文档，等等。然而，很多时候，商业化开发--正如我所经历的那样--与提供最棒的性能没有什么关系。

我怀念那种想要充分利用技术以突破其极限的科学渴望。我想念科学界。在 DECTRIS，我觉得我可以在科学和商业化发展之间找到合适的平衡点。这里就更不用提我受雇的项目是 MYTHEN 探测器的商业化，我对它了如指掌。

DECTRIS：您现在在公司中扮演什么角色？

Christoph: 多年来，我的岗位发生了很多变化。我最初是一名探测器研发人员，我的大部分时间都在实验室度过：改进校准程序，绘制印制电路板 (PCB) 或从事机械设计。然而，当MYTHEN 和 MYTHEN2 探测器产品系列成功转入生产时，DECTRIS的情况发生了变化。公司发展壮大：我们拥有了更多的研发人员，但也有了更多复杂的项目。正是在那个时候我的岗位开始转向项目管理。我的第一个项目是开发用于实验室应用的 EIGER2 R 500K X 射线探测器。

现在，我负责电子显微镜探测器的所有研发项目。作为项目经理，我主要负责新产品的构思和项目提案，处理系统概念，可行性研究，风险管理，预计工作量和大致时间表。我陪同项目直到交付发布和随后工业化的阶段。

这整个过程相当有创意和令人兴奋的。将第一个可行性模型（或原型）交付给客户并收到他们的反馈，再看到产品上市，再见证科学家们用许多创新方法来使用该探测器实现他们的目标。

15 年的混合像素技术经验

DECTRIS：在 DECTRIS 的头几年，您一直在研究 X 射线探测器（MYTHEN 和 EIGER）。您从这几年经历中学到了什么也可以应用于电子探测器的开发？

Christoph：我从职业生涯中获得的经验和知识是两方面的。一方面，在整个 X 射线探测器的研究和工作过程中，我对 DECTRIS 相机中使用的混合像素技术有了更深的了解。由于我们的 X 射线和电子探测器基于相同的技术理论，公司和我在 X 射线探测方面的背景加速了我们电子显微镜产品系列的开发过程。另一方面，我也了解到（有时是以艰难的方式）将技术推向市场意味着什么。设计一个能够满足用户所有要求的探测器只是难题的一部分。向客户或原始设备制造商 (OEM) 提供易于使用、可靠且经过认证的产品，以及建立支持和调试服务，则是另一个难题。

DECTRIS在探测器技术的商业化方面有着15年的经验，这对我们有很大的帮助，避免了我们前进道路上的一些误区。话虽如此，我们仍然学习了很多关于电子显微镜及其应用的知识，以使我们的混合像素技术能最好地应用于电子探测。

X射线与电子科学界的不同语言

DECTRIS：您在电子探测器研发过程中遇到的最大挑战是什么？

Christoph：首先，我们需要与电子显微镜专家建立一种共同语言。起初，我们主要研究生命科学应用。当时，与我们交谈的大多数科学家都使用集成探测器，并且不熟悉我们的技术规范术语，例如“计数率”、“帧率”、“阈值”等。我们必须结合所有参数了解应用，并学会相应地转换它们，以便能够解释我们探测器的性能或了解科学界的需求。这需要对电子显微镜技术有更深入的了解，这是我们在那时所缺乏的。由于它们与我们X射线科学界习惯很不同，想要了解真空兼容性、真空馈通、机械运动、X 射线屏蔽和 ASIC 性能的需求是具有挑战性的。

很快，我们通过聘请经验丰富的显微镜专家并开始与欧洲多个实验室的合作，弥合了我们知识上的差距。多亏了用户的反馈，我们才得以在研发过程中进行调整，从调整现有的电子探测技术到开发一个专用ASIC、特定校准、可伸缩机制和高真空兼容性。

“值得开一瓶香槟的时刻”

DECTRIS：您能和我们分享一下你在工作中的低谷和高潮吗？

Christoph：作为一名项目经理，我记得我们的 OEM 合作伙伴对我们的一款 X 射线探测器提出了一些负面的反馈。我们被告知，EIGER2 R 500K 基于其性能“永远不会成为产品”。问题是在某些极端条件下出现的 ASIC 中的错误。它当时导致了我们的合作企业出现了一些延误；尽管如此，这次合作还是取得了成功。

至于工作中的高潮，MYTHEN探测器系列无疑是成功的--到目前为止，MYTHEN 是我们销售量最高的X射线探测器。此外，Nion 对 DECTRIS ELA EELS 探测器的表征激励了整个团队。当然，最近的亮点之一是去年夏天（2022 年）推出的 ARINA 4D STEM 探测器，以及我们在原型开发阶段与几个实验室合作的工作。我们从科学界获得的反馈以及科学家使用该探测器获得的结果都非常令人鼓舞。对我和团队来说，没有比这更好的奖励了！这是值得开一瓶香槟的时刻！

DECTRIS at M&M 2022 after the launch of the ARINA detector. FLTR: Matthias Meffert, Daniel Stroppa, Christoph Hörmann, Luca Piazza, Vittorio Boccone, Darya Bachevskaya, Clemens Schulze-Briese.

DECTRIS：您对 DECTRIS 的下一个电子探测器有何设想？

Christoph：就我个人而言，我有兴趣开发专用的读出数据采集电子设备，以便将探测器控制单元 (DCU) 嵌入到系统中。这也需要新的软件。但是我们目前有很多想法，让我们看看几年后我们会怎么发展。

DECTRIS：您作为 DECTRIS 的第七名员工。您能告诉我们这些年来公司发生了什么变化吗？

Christoph：一开始，处理事情很简单。我们是一群探测器物理学家一起做研究。我们可以利用午餐或咖啡时间很容易地做出决定。

随着公司的发展，许多流程和法规开始出现。这是非常有必要的，但有时有点限制。自然地，组织和结构是围绕X射线探测器的开发和商业化而发展的，因为这是公司的主要重点。

当 DECTRIS 决定将其技术应用于电子探测时，我们中一些参与新产品开发的人回到了过去，以便在我们的工作中获得更大的灵活性。随着我们DECTRIS更多的人加入电子显微镜项目，一套新的流程正在确定，以使我们的努力成为主流。

北京优纳珂科技有限公司是瑞士DECTRIS（德科特思）指定的在中国地区同步辐射和科研实验室总代理。负责DECTRIS（德科特思）产品在中国软硬件的售前售后，EIGER2、PILATUS3、MYTHEN2等探测器参数。公司拥有专业的销售、服务团队，为您提供产品咨询、设备安装、设备维护等专业的一站式服务。公司秉承提供一流的产品、精湛的技术与良好的服务态度，本着"信誉第一、客户至上"的原则，竭诚为您服务。详情请致电400 188 9798或登录网址 www.unite-tech.com 了解更多信息。

点击阅读原文，了解更多DECTRIS信息