Performance of Multi-Pixel Photon Counters for the T2K near detectors
我们为T2K实验的中微子探测器研制了多像素光子计数器（MPPC）。在大约一年的时间里，已经生产和测试了大约64，000台MPPC。为了表征大量的MPPC，我们已经开发了一个系统，同时测量64 MPPC与各种偏置电压和温度。MPPC的性能满足T2K实验的要求。在本文中，我们介绍了在京都大学测量的17，686 MPPC的性能。
2010-07-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of a single-photon imaging detector with pixelated anode and integrated digital read-out
我们提出了一个单光子探测器和连接的读出电子学的发展。这种“混合”探测器基于真空管、透射光电阴极、微通道板和封装模拟和数字前端电子器件的像素化CMOS读出阳极。该组件将能够检测高达每秒$10^9$光子，同时测量位置和时间。所使用的像素化读出阳极基于在Medipix 4协作框架中设计的Timepix 4 ASIC（$65~\mathrm{nm}$ CMOS技术）。该ASIC是分布在$55~\mathrm{μm}$方形间距上的$512\times448$像素阵列，具有$\sim 7~\mathrm{cm}^2$的敏感区域。它具有$50$ - $70~\mathrm{e^{-}}$等效噪声电荷，最大速率为$2.5~\mathrm{Ghits/s}$，并允许对前沿时间进行时间标记，并测量每个像素的超阈值时间（ToT）。像素集群位置与其ToT信息相结合将允许达到$5$ - $10~\mathrm{μm}$位置分辨率。该信息还可以用于校正前沿时间游走，从而实现$10~\mathrm{ps}$量级的定时分辨率。由于封装的前端电子器件允许本地数据处理和数字化，该探测器将非常紧凑。远离探测器放置的基于FPGA的数据采集板将使用在$10.24~\mathrm{Gbps}$运行的$16$电光链路接收探测器命中。数据采集板将解码信息并将相关数据存储在服务器中以供离线分析。这些性能将使粒子物理学、生命科学、量…
2021-12-20 hep-ex physics.ins-det
Study of Micro Pixel Photon Counters for a high granularity scintillator-based hadron calorimeter
Hamamatsu最近发布了一种新型盖革模式雪崩光电二极管--微像素光子计数器（MPPC）。它在420 nm光谱区具有很高的光电探测效率。该产品可以代表一个优雅的候选人设计的高粒度闪烁体为基础的强子量能器的国际直线对撞机。事实上，用MPPC直接读出蓝闪烁光子是一种可行的技术方案。系统地研究了MPPC对塑料闪烁体的读出，包括传统的波长移动光纤作为介质和直接耦合两种方式。
2007-11-08 physics.ins-det
Frequency-Multiplexed bias and readout of a 16-pixel Superconducting Nanowire Single-Photon Detector Array
我们展示了一个16像素阵列的射频超导纳米线单光子探测器与集成和可扩展的频分复用架构，减少了所需的偏置和读出线到一个单一的微波馈线。讨论了嵌入在谐振电路中的光子敏感纳米线的电学行为，以及单个探测器的光学性能和定时抖动。除了单像素测量，我们还演示了16像素阵列的时间，空间和光子数分辨率的操作。
2017-04-28 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Development of a multi-pixel photon sensor with single-photon sensitivity
基于光电阴极和多像素雪崩二极管（MP-AD）组成的混合光电探测器（HPD）技术，研制了一种具有单光子灵敏度的多像素光子传感器。所开发的HPD具有接近聚焦结构，其中光电阴极和MP-AD以2.5 mm的小间隙彼此面对。MP-AD具有由8x8像素组成的16x16 mm 2的有效面积，是专门为HPD设计的。HPD的增益达到5 × 10^4，足以探测到时间分辨率优于100 ps的单光子。由于HPD的低噪声特性，可以在脉冲高度谱中清楚地识别多达四个的光电子作为不同的峰。实验还表明，HPD在高达1.5 T的磁场中仍能工作
2003-12-04 physics.ins-det
Single Photon Counting X-ray Imaging with Si and CdTe Single Chip Pixel Detectors and Multichip Pixel Modules
多芯片模块（MCM）与4个单光子计数MPEC 2.3芯片凸块键合到1.3厘米× 1.3厘米的大碲化镉和硅半导体传感器，以及单芯片像素探测器已成功地建立和运行。MPEC 2.3芯片提供高达1 MHz的像素计数速率、18位的大动态范围、2个计数器和具有连续可调阈值的能量窗口。每个MPEC具有200 um x 200 um像素大小的32 x 32像素。对于MCM，4个芯片被布置在2 x 2阵列中，这导致64 x 64传感器像素几何形状。的MCM结构进行了描述，并显示了不同的探测器的成像性能。作为读出系统，一个新开发的USB系统已被使用。
2003-12-11 physics.ins-det
X-ray polarimetry with an active-matrix pixel proportional counter
我们报告的第一个结果，从X射线旋光仪与微型气体正比计数器使用非晶硅有源矩阵读出。在4.5 keV的100%偏振X射线下，我们获得了0.33 +/- 0.03的调制因子，证实了先前关于精细分段像素正比计数器的高偏振灵敏度的报道。这里描述的探测器具有适合于天文X射线望远镜焦平面的几何形状。非晶硅读出技术将使更多的扩展和改进。
2003-03-27 astro-ph physics.ins-det
Crosstalk calibration of multi-pixel photon counters using coherent states
提出了一种基于相干光归一化二阶强度关联函数测量的多像素光子计数器（MPPC）串扰概率标定方法。该方法进行了测试的几个MPPC，并被证明是优于传统的校准方法的基础上测量的暗噪声统计。该方法不需要对各种空间分辨单光子探测器作任何修改即可适用。
2012-02-02 physics.ins-det quant-ph
Multi-pixel Geiger-mode avalanche photodiode and wavelength shifting fibre readout of plastic scintillator counters of the EMMA underground experiment
本文介绍了一种具有波长移动（WLS）光纤和多象素盖革模式雪崩光电二极管读出的闪烁计数器的研制结果。光电二极管具有金属-电阻器-半导体分层结构，并且工作在有限盖革模式。闪烁计数器是为EMMA地下宇宙线实验研制的。
2009-01-29 physics.ins-det
The single photon sensitivity of the Adaptive Gain Integrating Pixel Detector
单光子灵敏度是某些探测系统的重要特性。本文研究了自适应增益积分像素探测器（AGIPD）的单光子灵敏度及其对探测器噪声值的依赖性。由于欧洲X射线自由电子激光（XFEL）的特殊要求，AGIPD通过对总信号进行积分来确定每个像素中吸收的光子数。光子计数是在阈值数据集上离线完成的。已经表明AGIPD将对8 keV能量或更高的单光子敏感（检测效率$\gg$ 50%，由于每10个$^6$像素的噪声，小于1个计数）。如果最终噪声在可能范围的下端（200 - 400个电子），则也可以在5 keV束能量下实现单光子灵敏度。结果表明，当噪声足够低时，电荷求和方案是有益的。事件的总检测率增加，并且在相邻像素中多次计数单个事件的概率降低高达40倍。AGIPD的进入窗口允许3 keV光子以大约70%的概率到达敏感体积。因此，探索AGIPD的低能量性能，发现在3 keV射束能量下的最大噪声基底低于0.035次/像素/帧。根据噪声水平和所选阈值，该值可以减小约10倍。即使单光子灵敏度，如在这项工作中定义的，没有给出，在这个能量下成像仍然是可能的，允许泊松噪声限制性能的信号显着高于本底噪声。
2012-07-23 physics.ins-det
On the basic mechanism of Pixelized Photon Detectors
像素化光子探测器（PPD）是以盖革模式工作的半导体器件的总称，例如硅光电倍增器和多像素光子计数器，其具有高光子计数能力。虽然近年来对PPD的内部机制进行了深入的研究，但现有的模型并不包括雪崩过程。我们模拟了雪崩过程的倍增和猝灭，并成功地再现了PPD的输出波形。此外，我们的模型预测存在的死区时间的PPD从来没有被数值预测。为了研究死区时间，我们还发展了利用反卷积的波形分析方法，该方法具有精确区分相邻脉冲的潜力。在本文中，我们讨论了我们的改进模型和波形分析方法。
2008-08-19 physics.ins-det
Scintillator counters with multi-pixel avalanche photodiode readout for the ND280 detector of the T2K experiment
东海-神冈（T2 K）实验是第二代长基线中微子振荡实验，旨在灵敏地探测nu_e现象。T2 K近距离探测器位于280米的目标的主要设计特点。本文介绍了为T2 K近探测器研制的闪烁体计数器。计数器的读出通过嵌入闪烁体中的S形凹槽中的WLS光纤提供，并且通过在有限盖革模式下操作的多像素雪崩光电二极管从两端观察。本文介绍了灵敏面积为1.1平方毫米的光敏元件的结构、工作原理和测试结果。闪烁体探测器的时间分辨率为1.5ns，空间分辨率为9.9- 12.4cm，MIP探测效率大于99%。
2006-06-05 physics.ins-det
A four-pixel single-photon pulse-position camera fabricated from WSi superconducting nanowire single-photon detectors
我们展示了一个可扩展的读出方案的红外单光子脉冲位置相机组成的WSi超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。对于NXN阵列，仅需要2XN导线来获得检测事件的位置。作为原理证明，我们展示了一个2 x 2数组的结果。
2013-11-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Measurements of the effect from a hidden photon dark matter using a multi-cathode counter technique
给出了利用多阴极计数器技术寻找隐藏光子的实验结果。给出了用充有Ne + CH_4（10%）的计数管测量的新结果。对所获得的数据进行了分析，并概述了未来的前景。
2020-02-17 hep-ex physics.ins-det
A Near-Infrared 64-pixel Superconducting Nanowire Single Photon Detector Array with Integrated Multiplexed Readout
我们展示了一个64像素的超导纳米线单光子探测器的自由空间耦合阵列，在近红外范围内的高检测效率进行了优化。一个集成的，易于扩展的，多路复用读出方案被用来减少读出线的数量为16。低温，光学和电子封装读出阵列，以及表征测量进行了讨论。
2015-04-10 physics.ins-det quant-ph
Operation of Multi-Pixel Radio-Frequency Superconducting Nanowire Single-Photon Detector Arrays
射频超导纳米线单光子探测器（RF-SNSPD）的概念允许多个SNSPD的偏置和读出线的频分复用（FDM）。使用这种方法，多像素阵列可以仅由一条馈线操作。因此，系统复杂性以及热负荷显著降低。为了将许多像素分配到小带宽中，每个设备的品质因数是至关重要的。在本文中，我们提出了一种改进的RF-SNSPD的设计。这种新的设计使得能够简单地调谐品质因数以及谐振频率。利用一个双像素器件，我们已经证明了探测器之间没有串扰的操作，并显示了时间，空间和光子数分辨率。因此，单个像素仅需要14 MHz的带宽。
2016-12-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Dead-time correction for spectroscopic photon counting pixel detectors
在过去的十年中，现代光子计数像素探测器在同步加速器光源和其他光源的应用中实现了革命。当前探测器的局限性之一是由于导致光子堆积的死区时间而导致计数线性度降低或甚至在高计数率下瘫痪。现有的死时间和堆积模型无法再现死时间对光子计数的影响的复杂性，导致在最好的特定探测器的经验校准，不精确的线性化方法，或没有线性化。随着许多同步加速器光源计划进行显著的亮度升级，并且自由电子激光计划转向准连续操作模式，这个问题在未来将会增加。我们在这里提出了第一个模型，其使用具有恒定电流放电的光谱光子计数像素检测器中的模拟前置放大器的实际行为（例如，Medipix系列探测器）推导出更精确的分析模型和最佳线性化方法。特别是，对于每个像素至少有两个计数器的探测器，我们完全消除了校准的需要，或以前的知识的探测器和光束参数（死区时间，积分时间，大套同步加速器填充模式）。这是总结在几个模型越来越复杂和准确性。最后，我们提出了一个一般的经验方法适用于任何特定的情况下，分析方法是不够精确。
2019-03-14 physics.ins-det
Enhanced micrometre spatial resolution and usable photon flux for hybrid pixel detectors via deep-learning-based X-ray localization
Paul Scherrer Institute（保罗谢勒研究所）
该研究针对MÖNCH混合像素探测器，采用深度学习模型定位X射线单光子与堆积事件，提升了空间分辨率与可用光子通量，在刃边测量中实现了更优的分辨率与更高的重建效率。
2026-10-09 physics.ins-det
Effects of radiation damage caused by proton irradiation on Multi-Pixel Photon Counters (MPPCs)
研究了质子感应辐射损伤对多像素光子计数器（MPPC）的影响。辐照MPPC样品的漏电流随辐照总剂量线性增加，这是由于辐射损伤，这是不完全恢复，即使从辐照一年后。在至少高达8.0 Gy（$9.1\times10^7$ n/mm $^2$，1 MeV中子当量注量，$Φ_{\rm eq}$）的增益中未观察到显著变化。由于21 Gy照射后基线波动和噪音堆积，该设备完全失去了光子计数能力（$Φ_{\rm eq}$中的$2.4\times10^8$ n/mm $^2$），这对于某些应用来说可能会出现问题，例如环形成像切伦科夫探测器。我们已经发现，脉冲高度分辨率在42 Gy照射（$Φ_{\rm eq}$中的$4.8\times10^8$ n/mm $^2$）后已经略微恶化，其中测量的样品已经用几百个光子照射。在能量测量应用中应考虑这种影响。
2014-09-30 physics.ins-det
Development of Multi-Pixel Photon Counters
多像素光子计数器（MPPC）是一种新型光电探测器，具有良好的光子计数能力。它还具有体积小、增益高、工作电压低、功耗低、能在磁场和室温下工作等优点。测试了样品的基本性能。增益约为10^6，噪声率小于1 MHz，1 p.e.阈值，并且在室温下串扰概率小于30%。对于绿光的光子检测效率是光电倍增管的两倍或更多。实验结果表明，MPPC的基本性能是令人满意的。
2006-05-29 physics.ins-det
Looking for Hidden Photon's Cold Dark Matter By Multi-Cathode Counter
从多阴极计数器的阴极发射的单电子的暗率可以解释为来自冷暗物质（CDM）的隐藏光子（HP）的效应。作为试验性方法，在计数器的不同温度下进行测量。给出了用铜阴极计数器测量的初步结果。对于金属表面隐光子到实光子的假设转换以及由此产生的单电子发射，在2 σ处得到了参数ksi^2的上限为4.3 × 10 -23，该工作被认为是该方法的一个纯粹的例证，并讨论了未来利用多阴极计数器寻找超光子的前景。
2018-04-09 hep-ex physics.ins-det
High-rate, high-resolution single photon X-ray imaging: Medipix4, a large 4-side buttable pixel readout chip with high granularity and spectroscopic capabilities
本文介绍了Medipix4芯片，这是一种用于高计数率能谱X射线成像的四边可拼接像素读出芯片，支持高粒度像素读出并具备单光子能量分箱与电荷共享校正功能。
2023-11-21 physics.ins-det
Search for Hidden Photon Dark Matter Using a Multi-Cathode Counter
报道了用多阴极计数器寻找隐藏光子（HP）暗物质的实验结果。利用隐藏光子对正比计数器外阴极发射的单电子进行计数。本文介绍了该计数器的装置和紫外灯校准。结果表明，该技术在真空紫外能量范围内达到最大灵敏度。根据测量结果，我们设定了光子-HP混合参数χ的上限。讨论了多阴极技术的进一步发展。
2018-12-10 hep-ex physics.ins-det
The study of calibration for the hybrid pixel detector with single photon counting in HEPS-BPIX
本文介绍了为我国高能光子源研制的混合阵列像元探测器（简称HEPS-BPIX）的定标过程。在阈值扫描的基础上，量化了能量与阈值的关系，实现了阈值标定。在阈值调整方面，本文提出了基于LDAC特性的精确阈值调整算法和基于LDAC扫描的快速阈值调整算法，研究了应用于像素的阈值DAC的性能。阈值离散度从无算法的46.28 mV降低到精确算法的6.78 mV，而快速算法的阈值离散度为7.61 mV。在5 ~ 60 ℃温度范围内，精确算法的阈值离散度在5.69 mV左右，而快速算法的阈值离散度为33.21 mV，可重新校正为1.49 mV。测试结果表明，快速算法可以得到适用于硅像素模块的阈值离散度，且所需时间较短;精确算法可以得到较好的阈值离散度，但耗时较长。研究了硅像素模块噪声的温度依赖性，以评估探测器的工作状态。在较低的温度下，最小探测能量可降低约0.83keV.
2020-10-30 eess.IV hep-ex physics.ins-det
About the possibility to observe diurnal variations of the count rate of dark photons by the multicathode counters
研究了使用多阴极计数器观察暗光子计数率昼夜变化的可能性。我们表明，将探测器放置在不同纬度的三个不同的矿井：芬兰的Pyhäsalmi，俄罗斯的Baksan和印度的INO，并使用三种不同方向的探测器进行测量，可以获得一系列完整的数据来确定暗光子场的方向。我们目前的测量结果完成目前开发的计数器。
2020-06-09 hep-ex physics.ins-det
Chromatic X-Ray imaging with a fine pitch CdTe sensor coupled to a large area photon counting pixel ASIC
提出了一种具有数字特性的新型X射线成像传感器。它基于彩色光子计数技术。探测器能够单独计数入射的X射线光子，并根据它们的能量将它们分离（每次曝光两个“彩色”图像）。能量选择以射线照相成像速度（GHz全局计数率）实时进行。光子计数、彩色模式和极高的空间分辨率（超过10 l. p./ mm，MTF 50）允许获得图像质量和吸收剂量之间的最佳比率。成像系统的单独块是由薄像素化CdTe晶体（传感器）耦合到大面积VLSI CMOS像素ASIC制成的双面可对接半导体辐射检测器。已建成1、2、4、8个瓦片单元。8块单元具有25 cm x 2.5cm的敏感区域。结果和图像从深入测试的几种配置的系统。X射线成像系统是PIXIRAD成像计数器s.r.l.的技术平台，最近成立的INFN分拆公司。
2012-10-05 physics.ins-det
Dynamic Range of SiPMs with High Pixel Densities
本研究通过实验与“Toy Monte Carlo”模拟，分析了高像素密度SiPM在宽动态范围下的非线性响应，并提出了一种校正SiPM饱和效应的方法，使其在像素有限时仍能精确测量高能事件。
2024-07-25 hep-ex physics.ins-det
Development of the Pixelated Photon Detector Using Silicon on Insulator Technology for TOF-PET
为了测量闪烁体中的光发射模式，要求光电探测器具有更高的灵敏度和更快的响应速度。例如单光子雪崩二极管（SPAD），常规像素化光电探测器在盖革雪崩倍增下操作。然而，SPAD的高增益似乎很有吸引力，单位面积的光子探测效率低。这一弱点主要是由盖革雪崩机制引起的。为了克服这些困难，我们采用绝缘体上硅技术（SOI-Plaid）设计了像素化线性雪崩积分探测器。为了避免暗计数噪声和死区时间来自淬火电路，我们计划使用APD在线性乘法模式。SOI技术使读出电路和APD层实现叠层，在线性APD增益较小的情况下，实现高速低噪声信号读出。本研究利用SOI制程设计线性APD。设计了线性APD的测试元件组，考察了线性APD的最佳结构。
2015-07-24 physics.ins-det
Results from a Hidden Photon Dark Matter Search Using a Multi-Cathode Counter
在这里，我们提出的测量单电子发射率从正比计数器的阴极充满了Ar + CH 4（10%）在1巴的混合物。我们解释的结果作为一个可能的光电效应与隐藏的光子（HP）。我们的研究结果为冷暗物质（CDM）的HPs设定了上限。我们还讨论了未来的选择，从清洁发展机制使用多阴极计数器技术搜索的HP。
2019-06-20 hep-ex physics.ins-det
Single-channel electronic readout of a multipixel superconducting nanowire single photon detector
我们提出了一种时间超过阈值读出技术计数激活的像素从超导纳米线单光子探测器（SNSPD）阵列的数量。这种技术保持了单个像素的固有定时抖动，不会对低温恒温器施加额外的热负载，并保持了时间标记器的固有计数率。我们证明了一个四像素设备的原理操作。此外，我们表明，给定一些允许的误差阈值，可以可靠地读出的像素的数量与单个像素响应的固有信噪比成线性关系。
2019-11-12 physics.ins-det quant-ph
Challenges for the Adaptive Gain Integrating Pixel Detector (AGIPD) design due to the high intensity photon radiation environment at the European XFEL
欧洲X射线自由电子激光（XFEL）是一个新的研究设施，目前正在建设中的汉堡，德国。欧洲XFEL的脉冲长度小于100 fs，亮度极高，每秒闪烁27000次，将具有独特的时间结构，需要开发新的探测器，以满足实验的要求，同时符合机器的具体操作参数。自适应增益积分像素探测器（AGIPD）是对大型2D探测器需求的一种响应，能够应对4.5 MHz帧速率，以及XFEL实验所需的高动态范围，范围从单个光子到每个脉冲每个像素10个以上的$^4$ 12 keV光子。此外，它还必须在三年内承受高达1 GGy的剂量。
2013-03-11 physics.ins-det
A Search for Hidden Photon CDM in a Multi-Cathode Counter (MCC) data
报道了利用多阴极计数器（MCC）在2015年11月和12月60天的观测数据中寻找5 ~ 500 eV质量范围内隐藏的光子冷暗物质的研究结果。从这些数据的分析中，我们没有发现HP CDM存在的证据，并设置了一个上限的光子-HP混合参数$χ$。这是第一个直接测量得到的结果，在这个质量范围内的隐藏光子CDM使用一个单一的电子事件在MCC作为签名。
2016-01-10 hep-ex physics.ins-det
Present Status Of The Experiment On The Search For Dark Photons By Multi-Cathode Counter
本文介绍了实验装置和数据处理过程。我们给出了最新的实验结果，并讨论了由于地球自转观测计数率日变化的可能性。我们概述了我们未来的计划。
2021-07-08 hep-ex physics.ins-det
Simulations and Design of a Single-Photon CMOS Imaging Pixel Using Multiple Non-Destructive Signal Sampling
介绍了一种基于多电荷传输和采样的钉扎光电二极管（PPD）的单光子CMOS图像传感器设计。在所提出的像素架构中，光生信号被非破坏性地采样多次，并且结果被平均。每个信号测量在统计上是独立的，并且通过平均，电子读出噪声被降低到可以可靠地区分单个光子的水平。使用这种方法的像素设计已经在TCAD中进行了模拟，并且已经为180 nm CMOS图像传感器工艺生成了几种布局。使用模拟，像素的噪声性能已被确定为样本的数量，感测节点电容，采样率和晶体管特性的函数。详细讨论了所提出的设计的优点和局限性，包括噪声性能和读出速率之间的权衡和电荷转移效率低下的影响。我们的第一个原型设备的预期性能表明，单光子成像是触手可及的，可以在许多科学和工业成像应用中实现突破性的性能。
2020-04-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of Silicon Pixel Sensors for Synchrotron Radiation Detection
混合像元单光子计数探测器已成功应用于同步辐射X射线探测中。本文研究了工作在全耗尽模式下的用于单光子探测的硅像素传感器。像素传感器制作在4英寸、N型、320μm厚的高电阻率硅晶片上。像素传感器具有p+-in-n结构，其具有变化的像素尺寸和间隙尺寸，包括保护环结构。之后，像素传感器被引线键合到ASIC电路上，并在同步加速器光束线（BSRF，1 W2 B）中测试X射线响应性能。通过S曲线扫描，我们可以得到能量分辨率和输入能量与等效发生器幅度之间的线性关系。我们制作的像素传感器具有良好的能量线性和高计数率取决于ASIC读出电路。我们通过引线键合获得了10 keV光子能量以上20%的能量分辨率。为了减小杂散电容，采用铟球键合传感器可以提高能量分辨率。
2015-04-15 physics.ins-det
Ultraviolet photon-counting single-pixel imaging
本文研制基于4H-SiC SPAD的自由运行紧凑型单光子探测器，并结合结构光实现紫外光子计数单像素成像，可在低照度下分辨透明物体并成像紫外光源。
2023-06-29 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Inter-pixel cross-talk as background to two-photon interference effects in SPAD arrays
该研究表征 LinoSPAD2 的像素间串扰，并将其与 HBT 双光子干涉联合测量和交叉校准，量化了近邻及长程串扰概率。
2024-09-06 physics.ins-det quant-ph
Using a Multi-Cathode Counter (MCC) in the Search for Hidden Photon CDM
报道了一种新的多阴极计数器（MCC）技术，用于寻找质量为5 ~ 10 eV的暗光子冷暗物质（CDM）。该方法建议，假设隐藏的光子的质量大于金属的功函数，制造计数器的阴极会诱导从阴极发射单电子。使用同一计数器的三种配置，每周依次测量单电子事件的计数率R1、R2和R3，其中R1- R2之差测量来自HP的影响，R3用作参考序列以监视计数过程。目前的工作旨在完善数据处理程序，并寻找在数据最终分析中应考虑的长期变化。
2015-09-10 hep-ex physics.ins-det
Do We Observe Dark Photons in PHELEX with a Multi-Cathode Counter?
本研究利用带铁阴极的多阴极计数器在PHELEX实验中搜寻暗光子，通过208天测量在恒星时特定时段观测到5σ以上置信度的单电子事件超出，结合不同参考系的时间特征佐证其银河系起源，为暗光子的存在提供了观测证据。
2023-10-09 hep-ex physics.ins-det
Full-color photon-counting single-pixel imaging
我们提出并实验证明了一种高效率的单像素成像（SPI）方案，通过集成时间相关单光子计数（TCSPC）与时分复用，以获取全色图像在极低的光水平。该方案利用数字光调制器对激光脉冲序列进行调制，实现三色结构照明，然后将光电倍增管引入TCSPC模块，实现光子计数检测。通过利用TCSPC的时间分辨能力，我们解调的频谱图像编码信号，然后重建高质量的全色图像在一个单一的一轮测量。在此基础上，采用单步测量、高速投影、欠采样等策略进一步提高了成像效率。
2021-09-06 eess.IV physics.ins-det physics.optics
Post-fabrication trimming of a 1024-pixel, single-photon counting, Microwave Kinetic Inductance Detector array with a pixel pitch of 150 micron
Space Research Organisation Netherlands (SRON)（荷兰空间研究所）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
针对紧密排列的微波动力学电感探测器阵列，提出制造后修整方法，将频率散布降低两个数量级，良率从76%提升至94%。
2026-09-11 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.ins-det
Unveiling photon statistics with a 100-pixel photon-number-resolving detector
单光子探测器在量子信息科学和量子传感中无处不在。它们是众多科学发现和量子光学基础测试的关键技术。光子数旋转探测器是光的最终测量工具。然而，迄今为止，很少有探测器可以提供高保真的光子数分辨率在几个光子的水平。在这里，我们展示了一个芯片上的检测器，可以解决多达100个光子的时空多路复用的超导纳米线阵列沿单个波导。无与伦比的光子数分辨率与高速响应相结合，使我们能够首次揭示真正的热光源的量子光子统计，这是通过直接测量高阶关联函数g^（N）（N高达15），观察光子减法诱导的光子数增强，以及对相干光源的量子限制态鉴别来实现的。我们的探测器为各种重要的应用提供了一条可行的路线，包括光子量子计算和量子精密测量。
2022-06-28 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Event-Level Voxel Reconstruction in Two-Photon Absorption Scans Using Pixel-Overlap Selection in Timepix3
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
本文提出利用Timepix3进行两光子吸收扫描的事件级体素重建方法，通过像素重叠定义事件并估计簇级时间，实现无外部触发的稳定体素时间分配，避免了传统方法的空间偏差。
2026-04-17 physics.ins-det
Characterization of an architecture for front-end pixel binning in an integrating pixel array detector
区域检测器的优化涉及各种参数之间的折衷，如帧速率、读取噪声、动态范围和像素大小。我们已经实施和测试了一种新的前端合并设计的光子集成混合像素阵列探测器使用MM-PAD-2.0像素架构。在该架构中，可以使用开关网络选择性地将4个传感器像素的输出引导到单个放大器输入，以2 $\times$ 2像素配置对像素进行可选的装仓。这样做允许帧速率和空间分辨率之间的折衷。测试表明，装仓的像素表现良好，但与未装仓的像素相比，性能有所下降。增加的寄生输入电容确实减少了每个X射线收集的信号，并且增加了像素的噪声。然而，噪声的增加小于对于后处理中的分箱将观察到的2倍的增加。跨分箱像素的空间扫描示出了在内部分箱单元边界处没有丢失测量的信号强度。在高通量状态下，在2 $\times$ 2像素宽的束斑（FWHM）尺寸下，分箱模式线性响应高达~10 $^{7}$ x射线/s的光子通量，并且使用未分箱模式执行高达~10 $^{8}$ x射线/s的光子通量的分箱。虽然这项研究证明了集成检测器中前端合并的概念证明，但我们还确定了对该早期原型的更改，这些更改可以进一步提高合并像素结构的性能。
2020-11-05 physics.ins-det
CLARO-CMOS, a very low power ASIC for fast photon counting with pixellated photodetectors
CMOS是一种专用集成电路（ASIC），设计用于使用像素化光电探测器（如多阳极光电倍增管（Ma-PMT）、微通道板（MCP）和硅光电倍增器（SiPM））进行快速光子计数。第一个原型有四个通道，每个通道都有一个可设置增益的电荷敏感放大器和一个可设置阈值的放大器，为每个通道独立提供快速命中信息。该设计采用成熟、稳定且廉价的0.35 um CMOS工艺实现，在速度和功耗方面具有出色的性能。该原型在低速率下每通道功耗小于1 mW，在事件速率为10 MHz时每通道功耗小于2 mW。对于阈值以上10倍以内的输入信号，每个脉冲后的恢复时间小于25 ns。输入参考RMS噪声约为7.7 ke^-（1.2 fC），输入电容为3.3 pF。由于低噪声和高速度，对于几百万电子的典型光电倍增管信号，测量的时序分辨率低至10 ps RMS，对应于这些探测器的单光子响应。
2012-09-03 physics.ins-det
Delayed avalanches in Multi-Pixel Photon Counters
Hamamatsu Photonics于2013年推出了新一代多像素光子计数器，大大降低了后脉冲率。在本文中，我们通过使用405至820 nm的激光测试2013年之前和2013年之后的设备来调查后脉冲的原因。这样做，我们调查的可能性，afterpulsing也是由于雪崩中产生的光子，而不是杂质捕获雪崩中产生的带电载流子，并在稍后的时间释放它们。对于2013年以前的器件，我们观察到在637、777 nm和820 nm处延迟ns至几百ns的雪崩，这表明在硅体的零场区域中产生的空穴可以扩散回到高场区域，从而触发延迟雪崩。另一方面，2013年后在777nm处没有表现出超过100 ns的延迟雪崩。我们还证实，2013年后的设备表现出约25倍的低后脉冲。总而言之，我们的测量结果表明，硅块中雪崩产生的光子吸收以及随后的空穴扩散回到结是2013年之前器件的后脉冲的重要来源。在我们的初步结果发布后，滨松似乎在2013年解决了这个问题。我们还表明，即使在短波长的时序分布表现出尾巴在亚纳秒范围内，可能会损害MPPC的定时性能。
2017-03-14 physics.ins-det
Single photon time resolution of photodetectors at high rate: Hamamatsu R13742 MaPMT and R10754 MCP-PMT
本文报道了两个光电探测器的时间分辨率的单光子计数器在高速率：滨松R13742-103-M64“传统”（基于金属倍增管）多阳极光电倍增管（MaPMT）和滨松R10754-07-M16微通道板光电倍增管（MCP-PMT）。在低光子速率下，MCP-PMT的时间分辨率（渡越时间扩展或抖动）约为70 ps FWHM（约为30 ps RMS），但在约100 kHz/mm^2以上达到饱和。MaPMT可以处理最高测试值10 MHz/mm^2的光子计数率。当仅像素中心被照亮时，其时间分辨率为~250 ps FWHM（~110 ps RMS），但是当整个像素区域被照亮时，像素边缘效应将分辨率降低到~400 ps FWHM（~170 ps RMS）。
2020-09-17 physics.ins-det
Photon-noise: Is a single-pixel camera better than point scanning? A signal-to-noise ratio analysis for Hadamard and Cosine positive modulation
在单像素相机中，未知对象被强度图案顺序地照亮。总反射或透射强度在单像素检测器中求和，从该检测器计算重建对象。在测量受到光子噪声限制的情况下，单像素相机的性能是否优于或劣于简单地用聚焦强度点扫描物体是有疑问的-该模式被称为\textit{point raster scanning}并在许多激光扫描系统中使用。在这里，我们解决了这个一般性的问题，并报告说，积极的强度调制的基础上阿达玛或余弦图案不一定提高单像素相机的信噪比（SNR）相比，点光栅扫描，相比光栅扫描。相反，我们表明，SNR仅在对象像素上得到改善，至少比对象平均信号亮k倍，其中k是取决于调制方案的常数。这一基本属性的理论和数值证明。它也被实验证实在空间域-宽场荧光成像-和在光谱域-自发拉曼光谱测量。最后，我们提供了面向用户的指导方针，帮助决定何时以及如何在光子噪声下使用多路复用，而不是点光栅扫描。
2022-10-04 physics.app-ph physics.data-an physics.ins-det
Sub-pixel resolution with color X-ray camera SLcam(R)
彩色X射线照相机SLcam（R）是一款全视场、单光子探测器，可提供无扫描、能量和空间分辨的X射线成像。空间分辨率是通过使用多毛细管光学器件将X射线光子从样品上的小区域引导到CCD上的不同能量色散像素来实现的。应用亚像素分辨率，可以区分来自各个毛细管通道的信号。因此，SLcam（R）空间分辨率可以从被限制而不是单个多毛细管通道的直径的像素大小释放。在这项工作中，提出了一种新的方法，亚像素分辨率算法包括光子事件也从像素中心。所采用的数值方法和几个亚像素分辨率的例子的细节介绍和讨论。
2015-01-27 astro-ph.IM physics.data-an physics.ins-det
Quantum detector tomography of a 2x2 multi-pixel array of superconducting nanowire single photon detectors
我们展示了一个商业的超导纳米线单光子探测器的2x2阵列的量子探测器断层扫描。我们表明，探测器的具体数字的优点，包括效率，暗计数和串扰的概率可以直接提取，而不求助于底层的探测器物理。这些品质因数直接从设备的重构正算子值测量（POVM）的仅仅四个元素中识别。我们表明，探测器断层扫描提取的效率和暗计数概率的值显示出良好的协议与这些数量的独立测量，我们提供了一个直观的操作定义串扰概率。最后，我们表明，重建所需的参数必须仔细选择，以避免过度平滑的数据。
2020-07-31 physics.ins-det quant-ph
Optimization of radiation hardness and charge collection of edgeless silicon pixel sensors for photon science
硅传感器的有源边缘技术的最新进展使得能够通过利用无边缘传感器来开发大面积平铺硅像素探测器，其中模块之间具有小死区。这种技术已经在一些代工厂成功生产基于ATLAS和Medipix的硅像素传感器中得到了证明。然而，无边缘传感器的缺点是电离辐射的辐射硬度差和边缘像素的不均匀电荷收集。在这项工作中，辐射硬度的无边传感器具有不同的极性已经使用Synopsys TCAD与X射线辐射损伤参数的实施进行了研究。结果表明，如果不存在传统的保护环，则当前设计中没有一个能够在辐照至约10 MGy的剂量后实现高击穿电压（通常< 30 V）。此外，电荷收集模型已被开发，并被用来计算收集的电荷的边缘像素的无边缘传感器时，与X射线照射。该模型考虑了像素传感器内部的电场分布、X射线的吸收、电子和空穴的漂移和扩散、电荷共享效应以及ASIC中的阈值设置。研究发现，边缘像素的电荷收集不均匀是由电场的强烈弯曲引起的，这种不均匀性与偏置电压、传感器厚度以及有源边缘到最后一个像素的距离（“边缘间距”）有关。特别地，靠近传感器的有效边缘的最后几个像素对低能量X射线（< 10 keV）不敏感，特别是对于具有较厚Si和较小边缘空间的传感器。模型计算的结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。该模型已被用于优化边缘设计。
2014-10-03 physics.ins-det
Study of Micro Pixel Photon Counter for the Application to Positron Emission Tomography
未来正电子发射断层成像机的设计所面临的主要挑战是空间和时间分辨率的提高以及与磁共振的组合操作。Hamamatsu的微像素光子计数器是此应用的良好候选者。它的小尺寸（低至1 mm2）和高光电探测效率在蓝色光谱区域允许直接读出高度分段的闪烁体矩阵，提高了机器的空间分辨率。此外，该光电探测器对高达5 T的静态磁场不敏感，这使得它成为磁共振环境中应用的可能候选者，尽管仍需要在快速变化的梯度场中进行测试。本研究的目的是通过MPPC的闪烁体晶体读出组成的系统的特性。将1x1x15 mm3和3x3x15 mm3的晶体直接耦合到相同尺寸有源区的MPPC，并测量511 keV的能量分辨率。测量了两个这样组装的探测器单元的符合时间分辨率。第一次比较LSO和LFS晶体的性能。
2008-05-05 physics.ins-det physics.med-ph
A Few Photons Among Many: Unmixing Signal and Noise for Photon-Efficient Active Imaging
传统的LIDAR系统需要数百或数千个光子检测来形成精确的深度和反射率图像。最近的光子高效的计算成像方法是非常有效的，只有1.0至3.0检测到的光子每像素，但他们没有证明在信号与背景比（SBR）低于1.0，因为他们的成像精度显着降低在存在高背景噪声。我们介绍了一种新的方法，深度和反射率估计，重点是从信号和噪声源的解混贡献。在图像中的每个像素处，自适应地确定并应用短持续时间范围门以去除可能是由于噪声引起的检测。对于检测太少而无法准确执行这种审查的像素，我们从相邻像素中借用数据来改善深度估计，其中邻域形成也自适应于场景内容。在不同的噪声水平的实验数据上证明了算法的性能。结果表明，反射率和深度估计的最先进的方法，特别是在低信号背景比的改进性能。特别是，准确的成像被证明与SBR低至0.04。这种光子效率高、噪声耐受性强的方法的验证证明了快速、远程和低功率LIDAR成像的可行性。
2016-09-23 physics.ins-det stat.AP
Simulation study of the impact of AGIPD design choices on X-ray Photon Correlation Spectroscopy utilizing the intensity autocorrelation technique
欧洲XFEL，目前正在建设中，将产生一个相干X射线脉冲每222纳秒的脉冲序列高达2700个脉冲。与目前正在开发的快速二维区域探测器相结合，将有可能在亚微秒时间尺度上用非遍历系统进行X射线光子相关光谱学（XPCS）实验。使用探测器模拟工具HORUS对欧洲XFEL采用强度自相关技术的自适应增益积分像素探测器（AGIPD）进行了案例研究。由于当像素尺寸接近（小）散斑尺寸时获得来自XPCS实验的最佳结果，本研究比较了AGIPD（像素尺寸为（200 $\upmu$ m）$^2$）的探测器的可能的有孔版本和具有（100 $\upmu$ m）$^2$像素大小，并研究强度波动和非相干噪声对所获取数据质量的影响。直观的结论是，孔径是没有好处的，因为数据是'扔掉'被证明是正确的低强度。对于强度大于约1光子/（100 $\upmu$ m）发现$^2$开孔是有益的，因为电荷共享效应被排除在外。结果表明，对于所调查的情况，（100 $\upmu$ m）$^2$像素产生的结果显著优于当平均强度超过每（100 $\upmu$ m）$^2$约0.05个光子时，测量（200 $\upmu$ m）$^2$像素。虽然系统在设计上有很大的不同，但它们的信噪比变化仅为2-3倍，提取的相关常数的相对误差变化更小。然而，不同的系统对强度的依赖性表现出明显不同的特点。
2011-11-07 physics.ins-det
