資料介紹
硅光電倍增管(Silicon photomultiplier),HAMAMATSU根據(jù)原理叫做MPPC(multi-pixel photon counter)是一種新型的光電探測(cè)器件,由工作在蓋革模式的雪崩二極管陣列組成,一般具有增益高、靈敏度高、偏置電壓低、對(duì)磁場(chǎng)不敏感、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。它發(fā)明于二十世紀(jì)九十年代末,廣泛應(yīng)用于高能物理及核醫(yī)學(xué)(PET)等領(lǐng)域,最近幾年來在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅速,被廣泛認(rèn)為是可以未來極微弱光探測(cè)器的發(fā)展方向。
每個(gè)硅光電倍增管由大量的(幾百到幾千個(gè))雪崩二極管(APD)單元組成,每一個(gè)單元由一個(gè)APD和一個(gè)大阻值淬滅電阻串聯(lián)而成,這些微元并聯(lián)成一個(gè)面陣列。為硅光電倍增管加上反向偏壓(一般是幾十伏)后,每個(gè)微元的APD耗盡層有很高的電場(chǎng),此時(shí)若外界有光子打進(jìn)來,會(huì)和半導(dǎo)體中的電子空穴對(duì)發(fā)生康普頓散射,打出電子或空穴(這句話不精確,只為方便理解),高能的電子和空穴隨即在電場(chǎng)中加速,打出大量的次級(jí)電子和空穴,即雪崩。此時(shí)每個(gè)微元電路中電流突然變大,在淬滅電阻R上降落的電壓也變大,APD中的電場(chǎng)瞬間變小,即APD輸出一個(gè)瞬時(shí)電流脈沖后雪崩停止,不同微元的淬滅電阻阻值相同,所以理論上講每個(gè)微元會(huì)輸出等大的脈沖。APD是模擬器件,但宏觀來看每個(gè)微元都是邏輯單元,有信號(hào)輸出是“1”,沒有信號(hào)就是“0”。在硅光電倍增管的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),它輸出電流的大小就和發(fā)生雪崩的微元數(shù)成正比。
硅光電倍增管(MPPC;Si-PM)內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳見圖示,MPPC的最基礎(chǔ)的單元是由蓋革模式下的APD和串聯(lián)的淬滅電阻構(gòu)成,這兩者合并構(gòu)成了一個(gè)像素(Pixel)。硅光電倍增管就是有大量的這種像素在二維方向上排列組成的。
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