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ハイブリッドピクセル検出器は、半導体技術に基づくダイオードアレイとそれに関連する電子回路で構成される電離放射線検出器の一種です。「ハイブリッド」という用語は、これらのデバイスを構成する2つの主要要素、すなわち半導体センサーと読み出しチップ（特定用途向け集積回路、ASICとも呼ばれる）が独立して製造され、その後バンプボンディングプロセスによって電気的に結合されるという事実に由来します。電離粒子は、通常ドープされたシリコンまたはテルル化カドミウムで作られたセンサー素子との相互作用によって電子-正孔対を生成する際に検出されます。読み出しASICはピクセルに分割されており、センサー層に入射する粒子によって誘起される電気信号を増幅および測定するために必要な電子回路が含まれています。
単一光子モードで動作するように設計されたハイブリッドピクセル検出器は、ハイブリッド光子計数検出器（HPCD）として知られています。これらの検出器は、一定の時間間隔内でヒット数をカウントするように設計されています。これらは、ほとんどのシンクロトロン光源およびX線検出アプリケーションで標準となっています。[ 1 ]
最初のハイブリッドピクセル検出器は、1980年代から90年代にかけてCERNの高エネルギー粒子物理実験用に開発されました。[ 2 ]それ以来、多くの大規模な共同研究グループが、大型ハドロン衝突型加速器のATLAS、CMS、ALICE実験など、これらの検出器の開発とシステムへの実装を続けています。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]これらの実験では、内部トラッキングシステムの一部としてシリコンピクセル検出器を使用することで、研究対象の高エネルギー衝突中に生成された粒子の軌道を決定することができます。[ 6 ]
このような大面積ピクセル検出器の構築における重要な革新は、センサーと電子回路を独立した層に分離することであった。粒子センサーには高抵抗シリコンが必要であり、読み出し電子回路には低抵抗シリコンが必要であることを考慮すると、ハイブリッド設計の導入により、各要素を個別に最適化し、その後、微細なスポットはんだ付けを含むバンプボンディングプロセスによってそれらを結合することが可能になった。[ 7 ]
同じハイブリッド技術がX線光子の検出にも使用できることがすぐに認識された。1990年代末までに、CERNとPSIによって開発された最初のハイブリッド光子計数（HPC）検出器がシンクロトロン放射光でテストされた。[ 8 ] CERNでのさらなる開発により、 Medipixチップとその派生型が作られた 。
最初の大型HPC検出器は、PILATUS読み出しチップをベースに2003年にPSIで構築されました。読み出しエレクトロニクスが改良され、ピクセルが小さくなったこの検出器の第2世代は、シンクロトロンで日常的に動作する最初のHPC検出器となりました。[ 9 ]
2006年、 PSIからスピンオフしたDECTRIS社が設立され、PILATUS技術の商業化に成功した。それ以来、 PILATUSおよびEIGERシステムに基づく検出器は、小角散乱、コヒーレント散乱、X線粉末回折、分光法などの用途で広く使用されている。HPC検出器の成功の主な理由は、個々の光子を直接検出できることと、広いダイナミックレンジにわたって散乱および回折強度を正確に決定できることである。[ 10 ]