除了光電倍增管,精密測量多了新選擇?

2021-02-15 儀器信息網

眾所周知,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,為這樣的應用提供了更多的選擇可能。那就是MPPC,即矽光電倍增管(SiPM)。

矽光電倍增管是由許多個在蓋革模式下工作的APD組成,因此,根據它的工作原理,也可被稱為MPPC(multi pixel photon counter)。雖然從本質上講,MPPC一個光半導體器件,但是它有著優良的光子計數能力,可用於檢測在光子計數水平下極弱光的應用場合。可廣泛應用於醫療、環境、工業、學術等方面。

這種新型的探測器具有可在低電壓下工作的優點,並有著高增益、高光子探測效率、快速響應、優良的時間解析度和寬光譜響應範圍等特點。除此之外,也有著抗磁場幹擾性和耐機械衝擊性,這都是固體器件所獨有的優勢。

但對於普通的MPPC來講,在用於精密探測時,一定程度上可能會受到後脈衝和串擾的困擾,但濱松在2015年末推出了一系列適用於精密測量的MPPC及模塊,在延續前代產品高光子探測效率的同時,在串擾,後脈衝與暗計數方面有了極大的改善。

S13360系列中新增了專用於精密測量的產品


MPPC模塊C13365(左)及C13366(右)

檢測到光子的像素可能影響其他像素,使其他像素產生與輸出脈衝類似的脈衝,這種現象被稱為串擾。用於精密測量的MPPC採用抑制串擾發生的結構,與前代產品相比,大大減少了串擾的發生(44%下降到3%)。

當MPPC檢測到光子時,延遲信號可能與輸出脈衝分別輸出,這些信號被稱為後脈衝。精密測量MPPC後脈衝可維持在較低水平。


材料和晶圓工藝技術的改進,使暗計數與前代產品相比下降了約一半。

前代產品

1  Mcps

NEW S13360-3050CS

0.5  Mcps

 

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,串擾和暗計數等噪聲成分也會增加。在以前的產品中,增加工作電壓令噪聲成分顯著增加,而用於精密測量的MPPC則大大改善了這一點,這也使得新產品可用於高電壓的工作,從而獲得更高的增益和更好的光子探測效率。


MPPC(矽光電倍增管)的出現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的判斷,對於精密測量應來講,光電倍增管與MPPC(矽光電倍增管)各具優勢,只有對實際探測需求以及儀器整體需求出發進行把握,才可最最終明晰最合適的探測器選擇。

  

這裡「閱讀原文」,了解MPPC及模塊新產品詳細信息。

相關焦點

  • 無處不在的光電倍增管
    可神奇的光電倍增管卻能靈敏、快速地捕捉到這些極微弱的光信號,將其轉換成電信號,並以驚人的電子倍增能力輸出,以便能準確地對這些極微弱光信號的屬性作出判斷,難怪人們把光電倍增管稱為捕捉幽靈的獵眼。正因光電倍增管具有獨特的高靈敏度、高響應速度等優勢,自19世紀30年代問世至今已發展成為具有數百個品種的龐大家族。
  • 光電倍增管的工作過程
    這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統,並通過進一步的二次發射得到的倍增放大。然後把放大後的電子用陽極收集作為信號輸出。因為採用了二次發射倍增系統,所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區的輻射能量的光電探測器中,具有極高的靈敏度和極低的噪聲。另外,光電倍增管還具有響應快速、成本低、陰極面積大等優點。   基於外光電效應和二次電子發射效應的電子真空器件。
  • 淺談光電倍增管
    科學新發現、理解大自然的根本動力是好奇心,人們又通過對自然的仔細思考和實驗推動了科學的發展。在追尋未知未涉的過程中,最簡單的探測和記錄裝置就是我們人類自身的感覺器官,但是對於現代科學,這種「自然」的探測器要麼靈敏度不夠,要麼適用範圍不廣。
  • 矽光電倍增管(SiPM):新奇的光電生物傳感器
    本文的目的是推薦使用一個新奇的傳感器替代傳統檢測系統,該傳感器基於矽光電倍增管或SiPM,即將若干個固態光電檢測器排成像素陣列;另一個目的是研究新型螢光染料。矽光電倍增管由像素數量不同(25-400個像素)的陣列組成,用於在各種溶液中檢測CY5和Ru(bpy)32+染料的螢光,為矽光電倍增管在DNA-Chip測量中的應用創造了機會。I.
  • 光電倍增管
    1934年,庫別茨基(Kubetsky, 1906-1959)提出了光電倍增管雛形;1939年』茲沃雷金(v. K. Zworykin, 1889—1982)製成了實用的光電倍增管。1942年,Zworykin等人最先提出把光電倍增管應用到電鏡上來;1956年,史 密斯首先採用光電倍增管的組合來探測二次電子,這為改善掃描電鏡圖像的信噪比和分辨力做出了貢獻,並對加速掃描電鏡的實用化和商品化起到了促進作用。我國 在20世紀50年代研製成功實用的光電倍增管。光電倍增管的外形有側面窗和端面 窗兩種結構,二次電子探測器中釆用的是端面窗。
  • Y3T32 光電倍增管
    光電倍增管,Photomultiplier tube    光電:光轉成電
  • 光電倍增管工作原理_光電倍增管的組成
    光電倍增管工作原理   光電倍增管(PMT)是一種高靈敏度和超快時間響應光探測器。典型的光電倍增管,如圖所示在真空管,包括光電發射陰極(光電陰極)和聚焦電極、電子倍增,電子收集極(陽極)裝置。   光電倍增管在可以檢測紫外、可見光和近紅外線光電探測器的輻射能量的高靈敏度和低噪聲。光電倍增管和快速響應,低背景、大面積陰極等。   根據光電效應,二次電子發射和電子光學的原理,透明真空內殼配備特殊電極的裝置。
  • 中國自主研製光電倍增管 探索微觀粒子不再受制於人
    我國自主研製的2270隻高時間解析度的光電倍增管將在該系統中發揮關鍵作用。  與此同時,千裡之外的江門中微子測試基地也迎來了10000隻國產20英寸微通道板型光電倍增管,其探測效率均值達到30%以上,成功超越國外同類產品水平。  光電倍增管是高能物理實驗的關鍵通用部件,被稱作中微子實驗中技術含量最高、最關鍵的器件之一。
  • 光電倍增管暗電流產生的原因_減少光電倍增管的暗電流方法
    打開APP 光電倍增管暗電流產生的原因_減少光電倍增管的暗電流方法 發表於 2019-06-28 09:42:53
  • 中國自主研製關鍵通用部件光電倍增管,解決 「卡脖子」問題
    我國自主研製的2270隻高時間解析度的光電倍增管將在該系統中發揮關鍵作用。與此同時,千裡之外的江門中微子測試基地也迎來了10000隻國產20英寸微通道板型光電倍增管,其探測效率均值達到30%以上,成功超越國外同類產品水平。光電倍增管是高能物理實驗的關鍵通用部件,被稱作中微子實驗中技術含量最高、最關鍵的器件之一。
  • 我國自主研製光電倍增管成功 用於多項大科學工程
    我國自主研製的2270隻高時間解析度的光電倍增管將在該系統中發揮關鍵作用。與此同時,千裡之外的江門中微子測試基地也迎來了10000隻國產20英寸微通道板型光電倍增管,其探測效率均值達到30%以上,成功超越國外同類產品水平。光電倍增管是高能物理實驗的關鍵通用部件,被稱作中微子實驗中技術含量最高、最關鍵的器件之一。
  • 光電倍增管探測範圍
    打開APP 光電倍增管探測範圍 陳翠 發表於 2019-07-02 14:51:24
  • 光電倍增管大家族概覽,原來都有它們……
    由於光電倍增管優秀的倍增特性,到目前為止光電倍增管仍然在很多極微弱光探測領域有著不可取代的地位。從結構上光電倍增管可以分為側窗型光電倍增管和端窗型光電倍增管,不過這樣很難充分體現光電倍增管的本身特性。下面我們就從功能和應用上對光電倍增管進行一下簡單介紹。
  • 光電倍增管的結構與工作原理
    在原子吸收光譜儀中,光電倍增管主要用於將光信號轉變成電信號。
  • 減少光電倍增管的暗電流方法
    光電倍增管輸出電路將光電倍增管輸出的反映光脈衝變規律的電流脈衝引向一個負載電阻,可得到相應的電壓脈衝。此電壓脈衝的上升...發表於 2019-06-28 15:01•21次閱讀光電倍增管的主要噪聲光電倍增管的噪聲來源可以粗略地分為兩類。第一類屬於來自於光電倍增管工作的基本過程所引起的噪聲;第二類...
  • 水切倫科夫探測器陣列最後一批光電倍增管完成交付
    近日,高海拔宇宙線觀測站水切倫科夫探測器陣列的最後一批150支20英寸微通道板型光電倍增管(MCP-PMT)通過檢測並在南京完成交付,是具有我國自主智慧財產權、國際上最大靈敏面積的新一代20英寸光電倍增管,增強了LHAASO探測器對50-300GeV能段的伽馬射線的探測能力,並且大幅提升了對伽馬射線暴等瞬態現象的探測靈敏度。
  • 國內首條20英寸新型光電倍增管生產線啟動—新聞—科學網
    國內首條20英寸新型光電倍增管生產線啟動未來2年內,中國兵器工業集團北方夜視技術股份有限公司將為中科院戰略性先導科技專項——江門中微子實驗提供15000支該產品。 該生產線的建成及運行,標誌著20英寸新型光電倍增管正式進入批量生產階段,其不僅是產學研有機結合的範例,也將為我國在中微子實驗的研究領域再登高峰夯實基礎。
  • 中國研發20吋微通道板型光電倍增管已大批量生產
    中新社北京6月11日電 (記者 孫自法)記者11日從中國科學院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉,由該所及科研同行與企業聯合研製、用於大科學裝置的核心探測器件——20吋微通道板型光電倍增管,已實現大批量生產,這對中國未來前沿科學發展具有重要意義。
  • 光電倍增管的特點與用途
    打開APP 光電倍增管的特點與用途 陳翠 發表於 2019-07-02 14:36:38   光電倍增管的特點   1、放大倍數很高,用於探測微弱信號。
  • 【時訊】中國製造1.5萬隻20吋光電倍增管完成交付
    9月7日上午,國家重大科學工程——中科院A類先導專項「江門中微子實驗」用1.5萬隻20吋微通道板型光電倍增管發貨儀式在夜視研究院集團夜視股份公司南京分公司舉行,提前半年圓滿完成全部交付任務。中科院高能所所長王貽芳院士、夜視股份公司總經理蘇德坦及相關專家領導共同出席發貨儀式。光電倍增管是粒子物理及核物理實驗的關鍵通用部件。