Camera Link HS支持前沿研究

高性能摄像连接HS (CLHS)标准，由先进自动化协会(A3)，现在支持使用原子和分子实时成像的前沿研究。在瑞士Würenlingen的Paul Scherrer研究所，CLHS摄像机是x射线自由电子激光器(XFEL)装置的补充SwissFEL，研究人员正在使用它来促进对物理学、生物学、生命科学、化学和材料科学的理解。

自由电子激光利用不受原子或分子束缚的电子产生强烈的电磁辐射脉冲(光)。光波动器的可调性，以及电子的动能，使得这些激光器高度可调，能够以微波、太赫兹辐射、红外光、可见光和x射线的形式产生能量。生产后者的设备是XFELs。

与其他类型的光不同，XFELs产生的x射线脉冲短而强，足以肉眼观察原子和分子的运动。

在XFELs中，带有射频(RF)光电阴极的注入器发射出一束将电子从一块铜中撞击出来。这些相对论电子的脉冲穿过一个匹配的射频室，然后是一个压缩器，压缩器迫使电子进入驻波，形成微束。然后，这些束穿过加速器和布满磁铁的波动器，它们蜿蜒曲折的路径会引发高强度、超短的x射线能量发射。在这里，以x射线的形式提取所需的电磁能量的最终产物。更重要的是，产生的x射线波是叠加的(并且是相干的)，以相互加强，并导致辐射强度的指数级上升。

来自XFELs的极短而强烈的x射线闪光正在帮助研究人员研究曾经太快而无法研究的化学和生物过程。

在瑞士fel设施，电子经历初始加速，然后通过一个400米的加速器进行进一步的能量放大。电子束再次被纵向压缩;磁铁以长路径发送前导电子，以短路径发送尾随电子，这样所有电子都能在1 × 10¹?秒。经过额外的处理后，回旋电子的x射线脉冲输出向前移动到放置实验设备的工作站。

在医学领域，Paul Scherrer XFEL允许在原子水平上对蛋白质进行无损成像，以促进与这些蛋白质非常精确地相互作用的药物的开发。XFEL还为材料研究人员提供了分子在超导体、拓扑绝缘体、量子自旋液体以及化学反应中其他物质中的行为方式。

XFEL实验的可靠数据收集

为了确保电子束束满足实验的严格规格，瑞士fel设施安装了二十多个束流剖面成像仪。一种是由Excelitas PCO GmbH提供的科学互补金属氧化物半导体(sCMOS)相机。这pco。边缘5.5CLHS摄像机采用低噪声传感器和实时CLHS输出连接产生特殊的电子束图像-甚至100 fps。

更具体地说，是pco。边缘5.5CLHScamera monitors the electron beam pulses’ spectral profiles at given wavelengths as well as beam energy distributions in SwissFEL’s injector and undulator. Employing a 300 mm lens, the sCMOS camera can image beam profiles with a projected pixel size of 0.04 mm. As this imaging doesn’t interfere with SwissFEL operation, it’s used for routine monitoring and optimization of beam energy, energy propagation, and beam compression.

资料来源:Excelitas PCO GmbH

在这里，CLHS提供了低延迟的实时传输的控制数据，触发器，和收集的数据之间的相机和它的帧抓取在PC上。该摄像机使用的CLHS允许摄像机和PC之间的电缆长度较长，传输速率保持在1.2 Gbps超过许多米(可能高达10公里)。CLHS X协议(提供超过10 Gbps的比特率，采用IEEE 802.3定义的64b/66b行编码)补偿触发器命令延迟，并防止(或使可以忽略不计)任何与电缆相关的抖动。CLHS的网络标准硬件是具有成本效益的，该标准符合欧洲机器视觉协会GenICam编程规范。前向纠错(通过传输冗余数据)让CLHS不断检查和纠正任何错误爆发到11位。也许最重要的是，光纤CLHS连接既不发射电磁干扰，也不受电磁干扰的影响，这对于瑞士fel严格的研究环境的使用至关重要。

>>>了解全部细节瑞士fel是如何运作的在这里。

> > >下载这里是CLHS规范。

如果有任何问题可以在给Bob McCurrach发邮件