MerlinEM 直接电子探测器 （DED） 技术特点

规格

• 直接检测

• 耐辐射

• 30 - 300 keV 检测

• 高达 2000 fps 的 12 位模式

MerlinEM 将入射电子直接转化为硅晶片中的电子/空穴对。CCD和一些CMOS探测器需要将电子转换为可见光作为中间步骤，从而丢失信息并增加数据采集中的噪声。此外，MerlinEM是一个事件计数检测器，当给定像素内沉积了足够的能量时，它会对每个入射粒子进行计数。这使其成为用于电子显微镜目的的非常灵敏的探测器。

MerlinEM 读出电子器件

MerlinEM 提供了开始收集数据所需的一切。MerlinEM读出电子设备基于NI PXI FPGA系统，带有定制控制电子设备。这是一个强大、可扩展且支持良好的平台，具有较长的产品生命周期。它集成了单独的高性能工业级 PC 和 FPGA 卡。探测器头通过长达 10m 的高密度电缆链路连接，从而在系统的安装方面具有极大的灵活性。MerlinEM 不需要外部输入，只需要主电源即可运行。

MerlinEM在行动

Quantum Detectors 的应用科学家 Matus Krajnak 将向您介绍我们用于 MerlinEM 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。

借助MerlinEM，我们已经能够将现有的显微镜带入4D-STEM时代。在量子探测器团队的支持下，硬件的安装及其与现有硬件的集成非常顺利。提供的读出和数据采集软件可轻松访问开箱即用的最重要的采集模式，并结合灵活的 API，我们能够将探测器集成到更具体的用户案例中。我们非常高兴能够利用这项新技术来解决材料科学中的开放性问题！

Leopoldo Molina-Luna 教授 - 达姆施塔特工业大学

MerlinEM的应用

量子探测器系统在设计时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技术

像 MerlinEM 这样的现代快速成帧电子探测器允许在扫描透射电子显微镜 （STEM） 中对每个探针位置的电子的完整分布进行实际成像。该技术最常见的名称是 4D STEM，但也使用扫描衍射或动量分辨 STEM。

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衍射成像和SPED

MerlinEM探测器为电子衍射成像提供了独特的机会。同时的高动态范围、高帧速率和计算单个电子的能力极大地扩展了这套非常成熟的技术的实用性。最重要的是，即使在 300kV 的电压下，MerlinEM 也是辐射安全的，因此无需使用光束塞。

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叠层图

叠层成像是相干衍射成像 （CDI） 的一个子集，它使用相干能量源（在我们的例子中是电子或 X 射线）来照亮样品，并从远场衍射图的相位检索分析中检索样品的相位信息。

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MerlinEM的特点

快速无间隙读出和高动态范围

每个像素内有两个计数器，可以同时使用它们来提供无间隙读数——一个计数器读取，另一个计数器读出。这种独特的方法对于对光束敏感的样品尤为重要——读数时间没有间隙，因此暴露于样品的每个部分都会被读取和记录。这一特点和检测器的速度可用于记录动态效应的无间隙多帧薄膜，也可用于通过测角仪的连续旋转来收集衍射样品倾斜系列，而不会丢失任何电子数据。由于检测系统的电子计数方法以及全数字读数，MerlinEM 增加了零噪声，允许单帧内的信噪比 （SNR） 高达 1670 万比零。

感兴趣区域

ROI Rows 功能可大幅提高读出速度。用户可以选择软件将从检测器读取多少行。默认值 256 表示将读出整个芯片。选择不同的值将生成 N x 256 像素的矩形图像，其中 N 可以是 N ∈ {4， 8， 16， 32， 64， 128}。由于芯片的结构，行的位置固定在探测器的内边缘。此模式可用于显著加快 STEM 采集速度。此功能是 MerlinEM 探测器独有的。

有效无噪音

MerlinEM的每个像素都包含55微米间距内的>1100个晶体管，从而实现芯片上的智能过程。对每个入射电子进行评估，如果它高于用户指定的阈值能级，则对信号进行计数。如果不是，则读取为零。这一独特的功能允许无噪声的数据收集。这是混合像素技术所独有的，并使其与模拟积分探测器（如间接CCD技术或CMOS）有很大区别。

剂量敏感成像

当采用硬件电子计数时，高信噪比并不是唯一的优势。在连续成像模式下，我们的用户可以进行 100 次 1 ms 的采集（例如），这应该与一次 100 ms 的采集完全相同。这将使用户能够分析损伤敏感样品对电子束的反应，并计算出样品在单次曝光中的正确剂量/帧时间。在实践中，将前 10 张图像相加将显示与 10 毫秒帧时间完全相同的图像，前 20 张图像与 20 毫秒帧时间相同的图像，依此类推。对于辐射敏感样品，这是相机的一个非常有用的功能。

软件

MerlinEM MIB数据采用开放格式。各种采集模式，以及用于优化MERLIN系统的许多其他输入参数，都可以通过用户友好的图形界面轻松选择，并通过TCP/IP协议和数码显微照片进行远程控制。MerlinEM软件现在包括一个令人兴奋的机会，可以实时可视化4D-STEM数据集。环形、明场和 DPC 虚拟检测可在我们新的 STEM 界面中使用。

MerlinEM 与第三方数据采集软件兼容，包括 LiberTEM-live、Instamatic 和 SerialEM。