MERLIN直接电子探测器
Merlin 概述
Merlin 探测器是电子显微镜领域的一种独特技术。 它是一种基于混合像素架构的探测器，它彻底改变了 X 射线领域，而现在正在改变电子显微镜领域。每个像素传感器都通过单独的凸点连接到智能芯片上，该芯片通过阈值来区分电子信号与背景噪声，从而有效消除所有读出噪声。该探测器具备积分成像功能，可将采集的多个短曝光图像进行叠加。此外，还具备独特的电荷加和模式，相邻像素之间可以通讯以减少电荷被重复计数的可能性。将这一特点与电子的直接检测相结合，可以提高探测器的性能。当电子束能量在60 keV时，Merlin已被证明能提供近乎理想的DQE和MTF。
关键技术参数
- 直接电子探测
- 耐辐照
- 适用于30 - 300 keV
- 12bit下帧频高达2000 fps
Merlin 将传入的电子直接转换为硅探测器中的电子/空穴对。 而CCD和一些 CMOS探测器则需要先将电子转换为可见光，这会导致信息丢失并增加数据收集中的噪声。此外，Merlin是一个事件计数探测器，当给定像素内沉积了足够的能量时，它会对每个进入的电子进行计数。这使其成为在电子显微镜领域中极其灵敏的探测器。
Merlin读出单元
Merlin配备了收集数据所需的一切。 Merlin 数据读出单元基于定制化的电子控制设备National Instruments PXI FPGA 系统。这是一个强大的、可扩展的、支持良好的平台，具有很长的产品生命周期。它集成了独立的高性能工业级 PC和 FPGA 卡。探测器通过长达2~10m的高带宽电缆进行连接，从而使系统安装具有极大的灵活性。 除了主电源外，Merlin 不需要其他外部电源输入即可运行。
Merlin 的特点
快速无间隙读取信号和高动态范围
在每个像素内有两个计数器，可以同时工作来实现零死时间（当一个计数器读取时，另一个计数器进行读出）。这种独特的方法对于电子束敏感样品特别重要，因为样品暴露的每个部分都会被读取和记录。此功能和探测器的速度可用于记录动态的连续的多帧图像，也可用于记录测角仪连续旋转过程中的衍射数据，而不丢失任何电子信号。此外，Merlin 还具备零噪声读出功能，图像信噪比(SNR)最高可达16.7M比零。
ROI (感兴趣区域）
ROI 行功能可显着提高读出速度。用户可自行在软件上选择从检测器上读取的信号行数。默认值为256，表示将读出整个芯片。选择不同的值将生成 N * 256 像素的矩形图像，其中N∈{4, 8, 16, 32, 64, 128}。由于芯片的架构，行的位置固定在检测器的内边缘。该模式可用于显著加快 STEM 采集速度。此功能是 Merlin 探测器独有的。
有效消除噪音
Merlin的每个像素为55 微米，每一个像素下包含超过 1100 个晶体管，从而能够在芯片上进行智能处理。每个进入的电子都会被评估，如果它高于用户指定的阈值能量水平，则对信号进行计数。如果不是，则读数为零。这种独特的功能可以实现无噪音的数据收集。 这是混合像素技术所独有的，完全区别于CCD 或 CMOS 等模拟集成探测器。
剂量敏感成像
当采用电子计数方案时，高信噪比并不是唯一的优点。通过使用连续成像模式，我们的用户可以进行一百次曝光时间为1ms的数据采集，这将与一次100 ms的长时间采集完全相同。因此，用户能够分析电子束对辐照敏感材料的影响，并计算单次曝光中样品的准确剂量/帧时间。以此类推，对前10张图像求和将得到与 10 ms 帧时间完全相同的图像，前20 张图像也将与20 ms帧时间的相同。对于辐射敏感样品，这是相机的一个非常有用的功能。
Merlin 的应用
Quantum Detectors的系统设计充分考虑了您的需求。 我们希望帮助您取得成果，以下是该系统能够实现的一些应用。
4D STEM
Merlin等高帧率直接电子探测器可以对扫描透射电子显微镜 (STEM) 中每个束斑位置的电子完整分布进行实际成像。该技术被叫做4D STEM，但有时也会被称为扫描衍射花样或动量分辨STEM。
衍射成像和SPED
Merlin 探测器为电子衍射成像提供了独特的机会。同时具有高动态范围、高帧速和单电子计算的能力，极大地扩展了这套非常成熟的技术的实用性。除此之外，Merlin 即使在 300kV 下也具有辐射安全性，因此无需使用挡针。
叠层衍射成像技术
叠层成像是相干衍射成像 (CDI) 的一个子集，它使用相干源（在我们的例子中为电子或 X 射线）照射样品，并通过对远场衍射花样分析来检索样品的相位信息。
软件
Merlin的MIB数据采用开放格式。各种采集模式以及用于优化 MERLIN系统的许多其他参数都可通过用户友好的图形界面轻松选择，并通过 TCP/IP 协议和Digital Micrograph进行远程控制。Merlin 软件现在提供了一个全新的实时4D-STEM数据可视化的功能，包含虚拟环形、明场和 DPC 等成像模式。
Merlin 与第三方数据采集软件兼容，包括 LiberTEM-live、Instamatic 和 SerialEM。
软件应用视频展示
Quantum Detectors应用专家家Matus Krajnak博士将向您介绍我们为Merlin提供的STEM接口。
特别感谢格拉斯哥大学和Damien McGrouther博士在数据收集和Merlin测试方面的帮助。还要感谢Magnus Nord博士提供的Fe60Al40样品。
Quantum Detectors应用专家家Matus Krajnak博士将向您介绍扫描电子衍射(SED)的应用实例。
