瑞士保罗谢尔研究所光子科学探测器团队Photon Science \u05C0 Gotthard-II探测器研发及其在自由电子激光与同步辐射中的应用

背景：自由电子激光（FEL）能产生超短、高强度且高度相干的X射线脉冲，为研究微观世界的超快动态过程提供了前所未有的机遇，但其高重频脉冲结构对探测器的读出速度和存储深度提出了巨大挑战。研究目的：为了充分利用EuXFEL等设施的独特脉冲结构，瑞士保罗谢尔研究所（PSI）与EuXFEL合作研发了Gotthard-II电荷积分型硅微条探测器，旨在实现高速、高分辨率的数据捕捉，满足FEL和同步辐射应用的多样化需求。结论：Gotthard-II探测器成功实现了50微米和25微米的空间分辨率，能够以4.5 MHz帧率完整记录EuXFEL单次脉冲串中的全部2700个脉冲，并以400 kHz帧率连续成像。通过灵活的硬件设计、先进的ASIC架构和多种工作模式，它在X射线粉末衍射、X射线发射光谱等实验中表现出与标杆探测器相媲美甚至更优的性能，为未来高重频自由电子激光设施提供了强大的诊断和谱学工具。