硅光電倍增管的高能應(yīng)用

1、硅光電倍增管的高能應(yīng)用硅光電倍增管（Silicon PMT，簡稱SPM）是上世紀九十年代末出現(xiàn)的一種全新的高靈敏度硅光電探測器，這種探測器主要是由工作在蓋革模式下的雪崩二極管陣列構(gòu)成，與傳統(tǒng)光電倍增管相比，具有靈敏度高，增益大（106以上），一致性好，尺寸小，不受電磁場，工作電壓低等眾多優(yōu)點。SPM的基本原理如下： 圖1. SPM的基本原理及結(jié)構(gòu)圖如圖1中所示，SPM探測器實際上是一個面陣的雪崩二極管陣列，每一個微元均由一個雪崩二極管和一個淬滅電阻（Quenching Resistor，RQ）組成，加上反向偏壓后，雪崩管工作在接近擊穿的狀態(tài)下，當(dāng)有光子打在探測面上，雪崩管內(nèi)部產(chǎn)生大量電子，輸出

2、一個電脈沖，這時為防止雪崩管被擊穿，RQ導(dǎo)通，開始放電，雪崩管回到初始狀態(tài)，等待下一個光子打過來。這個過程請參考圖2。各個微元被并聯(lián)在一起，他們產(chǎn)生的電脈沖被累加起來，形成電流輸出。輸出電流的大小，能夠反映入射光的強度。 圖2. SPM工作過程SPM探測技術(shù)近幾年發(fā)展迅猛，已有成熟的商業(yè)產(chǎn)品推向市場，其中，愛爾蘭的SensL公司（網(wǎng)站：愛爾蘭SensL公司是一家國際領(lǐng)先的高科技公司，其產(chǎn)品主要是基于蓋革原理的硅光電倍增管（Silicon PMT, 以下簡稱SPM）。該公司技術(shù)力量雄厚，產(chǎn)品功能完善，目前已經(jīng)成功應(yīng)用于醫(yī)療影像和輻射監(jiān)測等領(lǐng)域。SensL公司產(chǎn)品具有靈敏度高，增益好（106以上）

3、，工作電壓低（30V左右），尺寸小，靈敏度高，不受電磁干擾的影響等眾多優(yōu)點。SPM的光譜響應(yīng)范圍為400-1100nm，可配合閃爍晶體（如CsI，LYSO等）使用，檢測X射線，伽瑪射線等。其光譜響應(yīng)曲線請參考圖3： 圖3. SPM的光譜響應(yīng)曲線SensL公司的產(chǎn)品主要包括單點和陣列型的SPM探測器以及相關(guān)的電子學(xué)附件，產(chǎn)品種類豐富，性能優(yōu)良。同時該公司還不斷有新品推出，以滿足不同應(yīng)用對探測器的要求。 圖4. 單點SPM探測器 圖5. 陣列型SPM探測器圖6. 用于正電子發(fā)射計算機斷層掃描裝置(簡稱PET)領(lǐng)域的陣列型SPM探測探測器及電子學(xué)部分圖7. 用于輻射監(jiān)測的SPM探測器 除上述產(chǎn)品外，為便于用戶使用，SensL公司還推出了PCDMini和SPMMini兩款探測器模塊，采用USB或SMA的信號輸出，集成了供電和溫度控制模塊，用戶可通過模塊自帶的電源適配器用市電（220V）供電，在電腦上用軟件控制探測器，請參考圖8和圖9： 圖8. PCDMini單光子計數(shù)模塊 圖9. SPMMini探測器模塊此