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X光辐照安检领域新技术光子计数探测（SiPM）
2022-03-29 09:34:06 来源：
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[摘要]硅光电倍增管（Silicon photo multiplier，国际上简称SiPM)，有时也叫做MPPC(multi-pixel photon counter)，是固态高增益辐射检测器，在吸收光子后会产生输出电流脉冲，是一种新型的光
硅光电倍增管（Silicon photo multiplier，国际上简称SiPM)，有时也叫做MPPC(multi-pixel photon counter)，是固态高增益辐射检测器，在吸收光子后会产生输出电流脉冲，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X光辐照安检领域发展迅速，被广泛认为是未来极微弱光探测器的主要发展方向之一。
工作原理
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，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。
基本结构
硅光电倍增管（MPPC；SiPM）内部结构详见图示，SiPM由数百或数千个自猝灭的单光子雪崩光电二极管（SAPD）组成，也称为像素或微单元(single microcell)。每个SAPD都设计为在高于击穿电压时工作，具有一个集成的串联淬火电阻，一个用于标准SIPM的阳极和一个阴极。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射光子时，就会输出一个幅度一定的脉冲，多个像素如果都接收到入射的光子，那么每一个像素都会输出一个脉冲，这几个脉冲最终会叠加在一起，由一个公共输出端输出。例如，如果三个光子同时入射在不同的像素上并在同一时间被检测到，硅光电倍增管会输出一个信号幅度等于三个脉冲叠加的高度。
武汉艾崴科技有限公司是一家专注于公共安全领域大型辐射成像安检设备研发、生产和销售的国家高新技术企业，其所生产的大型设备采用了新一代SIPM探测器建立了全新的X射线安全检查系统，其成像效果清晰，功能运行稳定，让车辆安检再无后顾之忧。
工作原理
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，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。
基本结构
硅光电倍增管（MPPC；SiPM）内部结构详见图示，SiPM由数百或数千个自猝灭的单光子雪崩光电二极管（SAPD）组成，也称为像素或微单元(single microcell)。每个SAPD都设计为在高于击穿电压时工作，具有一个集成的串联淬火电阻，一个用于标准SIPM的阳极和一个阴极。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射光子时，就会输出一个幅度一定的脉冲，多个像素如果都接收到入射的光子，那么每一个像素都会输出一个脉冲，这几个脉冲最终会叠加在一起，由一个公共输出端输出。例如，如果三个光子同时入射在不同的像素上并在同一时间被检测到，硅光电倍增管会输出一个信号幅度等于三个脉冲叠加的高度。
武汉艾崴科技有限公司是一家专注于公共安全领域大型辐射成像安检设备研发、生产和销售的国家高新技术企业，其所生产的大型设备采用了新一代SIPM探测器建立了全新的X射线安全检查系统，其成像效果清晰，功能运行稳定，让车辆安检再无后顾之忧。
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