看得见才安心,MPPC单光子响应实测波形图来了
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本文将通过一款典型的MPPC模块C13365-3050SA(内置探测器型号为S13360-3050CS)的实测数据为大家演示MPPC的噪声特性、单光电子响应、时间特性、LED信号响应等输出波形样式,帮助大家理解MPPC。
测试设备: C13365-3050SA 模块由 MPPC(S13360-3050CS)、信号放大器电路、高压电源电路和温度补偿电路组成。受光面为 3 × 3 mm,像素尺寸50 μm,像素数量3600个,信号输出为模拟信号。 测试条件: ● 暗箱避光;● 环境温度25 ℃左右;● 示波器输出阻抗1 MHz。 测试项目(共9项): ● 暗计数率;● 按脉冲余辉图;● 串扰率;● 1 p.e.波形图;● 1 p.e.与2p.e.波形对比;● 暗脉冲堆叠波形图;● 上升时间&下降时间;● 大脉冲信号输出波形;● 宽脉冲信号输出波形。 暗计数率
C13365-3050SA上电后示波器会立即出现响应,信号基线在0 mV左右,单光电子幅值约23 mV,其他情况则可能器件出现异常。
2、暗计数如何分布,p.e.指的是什么?
暗计数随机分布,除了有1 p.e.( photon equivalent,等效光电子数),还有2 p.e.和3 p.e.信号。
3、上电后,暗计数为什么会上升?
模块上电后,通过温度传感器(LM94021)输出电压显示局部温度上升,进一步由于电源模块(C11204-01)的温度补偿功能,反向偏压增加,暗计数率变大,半小时后稳定在580 kHz左右。
暗脉冲余辉图
单光子信号幅值约为23 mV。
暗脉冲触发后,后脉冲效应会导致脉冲数比触发前多。
由于串扰效应,导致MPPC的暗脉冲除了有1 p.e.信号还有2,3,4 p.e.等信号。
2 p.e.信号是1 p.e.信号幅值的两倍,脉宽相同,其他p.e.信号类推。
串扰率
阈值分别设置为0.5 p.e.和1.5 p.e.时,暗计数率分别为447 kHz/s和24.7 kHz/s;串扰率计算:crosstalk=N1.5 p.e./N0.5p.e. ≈ 5.5%;
实测串扰率比S13360-3050的典型值(3%)偏大,这是因为暗计数的堆积或者后脉冲的影响,日本在测试串扰率时调整了输出波形,从而消除了堆积的影响。
1 p.e.波形图
示波器输入阻抗有两种,示波器50 Ω负载(左),示波器1 MΩ负载(右)。推荐使用终端电阻为10 kΩ到1 MΩ。
1 p.e.与2p.e.波形对比
1 p.e波形(左),2 p.e波形(右),2 p.e.信号是1 p.e.信号幅值的两倍。
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