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硅光电倍增管(由词目及其释义等构成的中文知识性百科条目)

9月9日 沈萨 投稿

  硅光电倍增管(Siliconphotomultiplier,国际上简称SiPM),HAMAMATSU根据原理叫做MPPC(multipixelphotoncounter)是一种新型的光电探测器件,由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成,具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。它发明于二十世纪九十年代末,广泛应用于高能物理及核医学(PET)等领域,最近几年来在核医学领域发展迅速,被广泛认为是可以未来极微弱光探测器的发展方向。   原理   每个硅光电倍增管由大量的(几百到几千个)雪崩二极管(APD)单元组成,每一个单元由一个APD和一个大阻值淬灭电阻串联而成,这些微元并联成一个面阵列。为硅光电倍增管加上反向偏压(一般是几十伏)后,每个微元的APD耗尽层有很高的电场,此时若外界有光子打进来,会和半导体中的电子空穴对发生康普顿散射,打出电子或空穴(这句话不精确,只为方便理解),高能的电子和空穴随即在电场中加速,打出大量的次级电子和空穴,即雪崩。此时每个微元电路中电流突然变大,在淬灭电阻R上降落的电压也变大,APD中的电场瞬间变小,即APD输出一个瞬时电流脉冲后雪崩停止,不同微元的淬灭电阻阻值相同,所以理论上讲每个微元会输出等大的脉冲。APD是模拟器件,但宏观来看每个微元都是逻辑单元,有信号输出是“1”,没有信号就是“0”。在硅光电倍增管的动态范围内,它输出电流的大小就和发生雪崩的微元数成正比。   结构   硅光电倍增管(MPPC;SiPM)内部结构详见图示,MPPC的最基础的单元是由盖革模式下的APD和串联的淬灭电阻构成,这两者合并构成了一个像素(Pixel)。硅光电倍增管就是有大量的这种像素在二维方向上排列组成的。   工作过程   当硅光电倍增管(MPPC;SiPM)中的一个像素接收到一个入...(全文)

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