光電倍增管作為探測器,是精密探測的不二選擇,不過,一種新型半導體光電探測器的出現(xiàn),為這樣的應用提供了更多的選擇可能。那就是MPPC,即硅光電倍增管(SiPM)。
硅光電倍增管是由許多個在蓋革模式下工作的APD組成,因此,根據(jù)它的工作原理,也可被稱為MPPC(multi pixel photon counter)。雖然從本質(zhì)上講,MPPC一個光半導體器件,但是它有著優(yōu)良的光子計數(shù)能力,可用于檢測在光子計數(shù)水平下極弱光的應用場合??蓮V泛應用于醫(yī)療、環(huán)境、工業(yè)、學術(shù)等方面。
這種新型的探測器具有可在低電壓下工作的優(yōu)點,并有著高增益、高光子探測效率、快速響應、優(yōu)良的時間分辨率和寬光譜響應范圍等特點。除此之外,也有著抗磁場干擾性和耐機械沖擊性,這都是固體器件所獨有的優(yōu)勢。
但對于普通的MPPC來講,在用于精密探測時,一定程度上可能會受到后脈沖和串擾的困擾,2015年末有企業(yè)推出了一系列適用于精密測量的MPPC及模塊,在延續(xù)前代產(chǎn)品高光子探測效率的同時,在串擾,后脈沖與暗計數(shù)方面有了極大的改善。
S13360系列中新增了專用于精密測量的產(chǎn)品
MPPC模塊C13365(左)及C13366(右)
1、低串擾
檢測到光子的像素可能影響其他像素,使其他像素產(chǎn)生與輸出脈沖類似的脈沖,這種現(xiàn)象被稱為串擾。用于精密測量的MPPC采用抑制串擾發(fā)生的結(jié)構(gòu),與前代產(chǎn)品相比,大大減少了串擾的發(fā)生(44%下降到3%)。
2、低后脈沖
當MPPC檢測到光子時,延遲信號可能與輸出脈沖分別輸出,這些信號被稱為后脈沖。精密測量MPPC后脈沖可維持在較低水平。
3、低暗計數(shù)
材料和晶圓工藝技術(shù)的改進,使暗計數(shù)與前代產(chǎn)品相比下降了約一半。
4、更寬的工作電壓范圍
MPPC工作電壓(Vop)可以表示為擊穿電壓(Vbr)+過電壓(Vov)。隨著工作電壓增加,增益和光子探測效率提高,但與此同時,串擾和暗計數(shù)等噪聲成分也會增加。在以前的產(chǎn)品中,增加工作電壓令噪聲成分顯著增加,而用于精密測量的MPPC則大大改善了這一點,這也使得新產(chǎn)品可用于高電壓的工作,從而獲得更高的增益和更好的光子探測效率。
MPPC(硅光電倍增管)的出現(xiàn)為精密探測提供了一種新的可能,不過面臨具體的應用需求,在探測器的選擇上我們依然需要進行專業(yè)的判斷。