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PILATUS (detector)

Patrón de difracción de la proteína taumatina en su forma cristalina tetragonal, registrado en un PILATUS 6M en la línea de luz HZB MX BL14.1.

PILATUS es el nombre de una serie de detectores de rayos X desarrollados originalmente por el Instituto Paul Scherrer en Swiss Light Source y desarrollados y comercializados por DECTRIS . Los detectores PILATUS se basan en la tecnología de conteo de fotones híbrido (HPC), por la cual los rayos X se convierten en señales eléctricas por el efecto fotoeléctrico en una capa de sensor semiconductor (ya sea silicio o telururo de cadmio ) que está sujeta a un voltaje de polarización sustancial . Las señales eléctricas son contadas directamente por una serie de celdas en un ASIC unido al sensor. Cada celda (o píxel) es un detector completo en sí mismo, equipado con un circuito amplificador, discriminador y contador. Esto es posible gracias a la tecnología de circuito integrado CMOS contemporánea .

La detección directa de fotones individuales y la determinación precisa de las intensidades de dispersión y difracción en un amplio rango dinámico han hecho que los detectores PILATUS se conviertan en un estándar en la mayoría de las líneas de luz de sincrotrón y se utilicen para una gran variedad de aplicaciones de rayos X, incluidas: dispersión de ángulo pequeño , dispersión coherente , difracción de polvo de rayos X y espectroscopia . [1]

Historia

El primer detector PILATUS de gran área fue desarrollado en el PSI en 2003 como un proyecto derivado del desarrollo de detectores de píxeles para el experimento CMS en el CERN . Se convirtió en el primer detector HPC que se utilizó ampliamente en líneas de luz de sincrotrón en todo el mundo. [2]

Los sistemas PILATUS2 de segunda generación representaron una mejora tecnológica importante, con un tamaño de píxel de 172×172μm, una profundidad de contador de 20 bits y un diseño tolerante a la radiación, necesario para el funcionamiento con los intensos rayos X de los sincrotrones. [3] En 2006, PILATUS2 fue comercializado por DECTRIS . El campo de la cristalografía de proteínas se benefició rápidamente del corto tiempo de lectura y la adquisición de señales sin ruido del detector, ya que redujo sustancialmente el tiempo necesario para recopilar datos. [ cita requerida ]

El PILATUS3 de tercera generación , presentado en 2012, cuenta con tecnología de reactivación instantánea [4] , que permite tasas de conteo de fotones aún más altas que sus predecesores.

Referencias

  1. ^ Brönnimann, C.; Trüb, P. (2018). "Detectores híbridos de rayos X de conteo de fotones de píxeles para radiación sincrotrón". En E Jaeschke; S Khan; JR Schneider; JB Hastings (eds.). Fuentes de luz de sincrotrón y láseres de electrones libres . Cham, Suiza: Springer International. págs. 995–1027. doi :10.1007/978-3-319-14394-1_36. ISBN 978-3-319-14393-4.
  2. ^ Broennimann, C; et al. (2003). "Recopilación de datos de rotación de muestras continuas para cristalografía de proteínas con el detector PILATUS". Nuclear Instruments and Methods A . 510 (1–2): 24–28. Bibcode :2003NIMPA.510...24B. doi :10.1016/S0168-9002(03)01673-5.
  3. ^ Brönnimann, C; et al. (2006). "El detector PILATUS 1M". Revista de radiación sincrotrón . 13 (2): 120–130. doi : 10.1107/S0909049505038665 . PMID  16495612.
  4. ^ Loeliger, Teddy; Bronnimann, Christian; Donath, Tilman; Schneebeli, Matthias; Schnyder, Roger; Trub, Peter (2012). "El nuevo ASIC PILATUS3 con capacidad de reactivación instantánea". Registro de la conferencia sobre imágenes médicas y simposio sobre ciencias nucleares del IEEE de 2012 (NSS/MIC) . págs. 610–615. doi :10.1109/NSSMIC.2012.6551180. ISBN . 978-1-4673-2030-6. Número de identificación del sujeto  30028916.