Eiger2R：从同步辐射走进实验室的混合光子计数探测器

75微米像素：分辨率从哪儿来

EIGER2 R最直观的变化在像素尺寸上。上一代PILATUS3的像素是172微米，EIGER2 R直接做到了75微米。物理尺寸相同的传感器上，像素数量增加了一倍还多。

75微米意味着什么？在X射线衍射实验中，角分辨率直接取决于像素尺寸和样品到探测器的距离。像素越小，同样几何条件下能分辨的衍射峰越细。倒异空间的多层膜衍射峰、粉末衍射中接近的重叠峰、大分子晶体学中的弱衍射点——这些都需要足够小的像素才能分开。

EIGER2 R的另一个特点是直接探测。X射线在传感器中直接电离产生电荷信号，不经过闪烁体的间接转换。没有光扩散损失，点扩散函数做到了一个像素宽度（FWHM=1 pixel）。相邻像素之间的信号串扰被最小化，图像不模糊。

零死时间读写和数据采集模式

EIGER2 R采用了计数器连续读/写技术——采集过程中，一部分计数器在读出的同时，另一部分计数器在继续记录新的光子事件。读出不占用采集时间，死区时间为零。

双能量阈值：一次曝光区分信号和噪声

EIGER2 R系列的核心技术之一是两个可调的能量判别阈值。每个阈值独立设置，用户可以针对不同的能量窗口进行计数。

阈值在X射线探测中的实际作用是过滤。低阈值以下的热噪声和暗电流不计数，高阈值以上的高能散射背景也可以单独用一个通道抑制。两个阈值配合使用，一次曝光就把有效信号和各类噪声区分开了。

阈值范围在不同传感器版本中有所差异。硅传感器版本阈值可设3.5至30 keV，支持的能量范围为5.4至22.2 keV。CdTe碲化镉传感器版本阈值范围4至30 keV，能量范围8至25 keV（可扩展至8至100 keV）。这意味着用户可以根据X射线光源的靶材特征线（铜靶8.0 keV、钼靶17.5 keV、银靶22.2 keV）和样品材料特性，针对性地调整两个阈值，使信噪比优化的同时保留所需的弱信号。

在弱信号和长时间曝光条件下，双阈值对信噪比的改善尤其明显。因为无读出噪声和暗电流的物理特性（混合光子计数技术的本质优势），加上两个阈值对背景的有效抑制，EIGER2 R在低计数率条件下的测量精度优于传统的积分型探测器。

计数率能力：即时触发技术的价值

计数率是另一个关键指标。EIGER2 R采用DECTRIS的即时触发技术。没有这项技术之前，高计数率条件下容易发生脉冲堆积——两个光子信号间隔太近被误判为一个，计数非线性失真。即时触发技术的核心在于快速复位机制：探测器每捕获一个光子事件之后，能在极短时间内复位并准备好接收下一个事件，即使在高通量X射线光源下也不会丢失事件。

EIGER2 R硅传感器版本的计数率为3.8×10⁶光子/秒/像素（500K型号为3.6×10⁶）。换算成单位面积计数率是3.6×10⁸ cps/mm²。这个数字的意义在于：无论面对弱信号样品还是高强度衍射束，探测器都能保持线性响应，不会因为局部强度过高而饱和。对于需要测量强衍射峰和最弱超晶格反射的晶体学实验来说，这是避免用吸收片反复衰减光源的关键性能。

硅传感器还是碲化镉传感器？

EIGER2 R家族提供两种传感器：硅和碲化镉。选择取决于实验的X射线能量范围。

硅传感器的优势在中低能区。450微米厚的硅片，对铜靶（8.0 keV）的吸收效率超过99%，对铬靶（5.4 keV）约94%，对钴靶和铜靶都表现优异。能量升高到钼靶（17.5 keV）时效率降至约47%，到银靶（22.2 keV）时进一步降至约30%。硅传感器版本适用于实验室常见的铜靶和钴靶X射线源，成本较低，工艺成熟，是大多数常规X射线衍射实验的选择。

碲化镉传感器则针对高能应用。CdTe的原子序数高（Cd:48，Te:52），对高能X射线的吸收能力远超硅。750微米厚的CdTe传感器，对钼靶和银靶的量子效率显著高于硅传感器版本，同时在铜靶能段仍能保持与硅版本相近的高效率。CdTe版本的能量范围更宽（8至100 keV），适合需要对偶分布函数分析等需要穿透能力的高能实验。测试数据显示，CdTe传感器可实现最高四倍于硅版本的数据采集速度。

两种传感器的能量阈值和能量范围差异如下所示：

为什么EIGER2 R源自同步辐射？

EIGER2系列最初是为第四代同步辐射光源设计的。欧洲同步辐射光源（ESRF）在其极亮光源（EBS）升级中采购了8台EIGER2探测器。ESRF的项目科学家在ID11线站使用EIGER2 CdTe 4M进行高能衍射实验，捕捉微弱信号如漫散射、超结构和杂质反射。

这些在同步辐射上严苛测试过的技术——75微米像素、双阈值、即时触发高计数率、零死时间读写——完整下放到EIGER2 R实验室版本中。一台经历了同步辐射最高通量考验的探测器，放在实验室台式光源上使用，性能和稳定性有保证。

本地化支持

2025年6月，北京泰坤工业设备有限公司与DECTRIS续签代理协议，继续作为DECTRIS在中国市场面向OEM合作伙伴、工业仪器制造企业和实验室客户的总经销商，负责产品销售及售后支持。双方的授权合作可追溯至2017年。

Eiger2R目前有250K、500K、1M、4M等多种型号，硅传感器和碲化镉传感器版本可选，并可选择真空兼容配置以适应不同实验条件。对于国内X射线衍射和散射仪器集成商、高校实验室和研究机构来说，泰坤提供了从选型咨询到安装调试的本地技术服务渠道。

从同步辐射到实验室，Eiger2R完成了一次技术路径的验证：原本只在高能物理研究装置上才能实现的单光子计数能力，现在部署在紧凑的台式探测器中，稳定运行。75微米的像素、两个可调阈值、即时触发计数、零死时间读写——每个参数都不是凭空写出来的，而是从ESRF的线站、STOE的双光束系统和布鲁克的D8衍射仪平台上一步步实测出来的。X射线探测领域能形成如今这种格局，不是参数堆出来的，而是从上述应用中逐步验证出来的。