L'Institut de physique des hautes énergies de l'Académie chinoise des sciences a achevé la validation en ligne à long terme de son détecteur à grande surface à pixels développé en interne

Récemment, l'équipe de développement de détecteurs de la source de lumière synchrotron à haute énergie (HEPS) de l'Institut de physique des hautes énergies de l'Académie chinoise des sciences a achevé la validation en ligne à long terme de son détecteur matriciel de pixels bidimensionnel à grande surface de 6 millions de pixels, développé en interne. Déployé depuis octobre 2025 sur la ligne de faisceau de microcristallographie des macromolécules biologiques de HEPS pour une exploitation d'essai, il a soutenu, jusqu'au 30 juin 2026, près de 90 projets de recherche issus de plus de 50 groupes de recherche.

Pendant la période d'essai, le détecteur a accumulé plus de 2 000 heures de fonctionnement sans arrêt, avec une stabilité de travail continue. L'équipe de la ligne de faisceau et celle du détecteur ont conjointement procédé au réglage et à l'optimisation, validant sa stabilité de fonctionnement et sa fiabilité des données dans des conditions de travail complexes.

Grâce aux données de haute qualité collectées par ce détecteur, certains résultats de recherche d'utilisateurs ont déjà été publiés dans des revues internationales, démontrant que les performances de l'équipement répondent aux besoins de la recherche de pointe en biologie structurale. Par exemple, un utilisateur de l'Université agricole de Chine a utilisé les données obtenues par ce détecteur pour résoudre la structure cristalline du complexe protéique important α1 du tabac (numéro PDB : 20YG), et l'article correspondant a été officiellement accepté par le Plant Journal. Les données et les articles d'autres utilisateurs sont en cours d'analyse et de rédaction. Le fonctionnement réussi de ce détecteur marque la réalisation complète, en interne et sur toute la chaîne, de la conception et de l'ingénierie des équipements de détection essentiels pour la lumière synchrotron en Chine.

Le détecteur matriciel de pixels bidimensionnel est l'un des équipements de détection terminaux essentiels des sources de lumière synchrotron de quatrième génération, largement utilisé dans des domaines tels que la cristallographie des macromolécules biologiques et la diffraction des matériaux. Auparavant, les détecteurs haute performance de ce type en Chine dépendaient entièrement des importations, constituant un goulot d'étranglement clé pour l'autonomie et le contrôle des grandes installations scientifiques.

L'équipe conjointe de développement, composée du groupe de détecteurs HEPS dirigé par Li Zhenjie du Centre multidisciplinaire et du groupe d'électronique dirigé par Wei Wei du Centre de physique expérimentale, a consacré plus de dix ans à la réalisation de la conception entièrement autonome de ce détecteur, à travers plusieurs itérations de conception, la conception indépendante des puces, la résolution des défis d'encapsulation et les tests d'intégration système. Les performances essentielles sont comparables aux produits commerciaux étrangers de référence. La taille des pixels est de 140 μm×140 μm, la fréquence de lecture standard est de 100 Hz, et la fréquence de conception maximale est de 1 kHz, combinant une grande surface de détection, un taux de comptage élevé, un temps mort faible et un bruit réduit, adaptés aux besoins des expériences de diffraction des rayons X durs de HEPS.

La validation en ligne à long terme jette les bases du passage du détecteur du laboratoire à une application courante dans les grandes installations scientifiques. L'équipe continuera d'optimiser les performances et de promouvoir la production en série, afin de fournir des solutions d'équipements de détection autonomes pour les autres lignes de faisceau de HEPS et les sources de lumière synchrotron nationales.

Détecteur de 6 millions de pixels installé sur la ligne de faisceau de microcristallographie des macromolécules biologiques de HEPS

Diffraction des poudres de l'échantillon standard CeO2

Diffraction des cristaux de protéines de macromolécules biologiques