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。
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