Closed-Form Analytical Charge Response Model for Silicon Photomultipliers with Recursive Correlated Avalanches
Tsinghua University（清华大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
针对硅光电倍增管（SiPM）的完整电荷响应谱，提出一种无需截断和数值卷积的闭式解析模型，通过特征函数框架统一处理基底噪声、单电子响应、光学串扰和后脉冲效应，并推导出用于事件级能量重建的显式电荷-时间似然函数。
2026-05-26 hep-ex physics.ins-det
Source of Internal Crosstalk in Silicon Photomultipliers
TRIUMF（特里厄姆夫实验室）；Queen’s University（女王大学）
研究硅光电倍增管内部串扰问题，通过测量不同电荷载流子雪崩触发概率确定串扰雪崩源区域，关联串扰概率与器件结构评估缓解方法有效性，发现器件表面光反射是重要串扰源，还提出诊断技术减少新型结构串扰。
2026-07-09 hep-ex physics.ins-det
Characterisation of Commercially Available NUV-MT Silicon Photomultipliers
Institute for Experimental Physics, University of Hamburg（汉堡大学实验物理研究所）；School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）
本文对商用Broadcom AFBR-S4N系列NUV-MT SiPM在宽温宽过压范围内进行系统表征，测得多项关键性能参数，为其在粒子与天体粒子物理中的应用提供数据支持。
2026-08-20 physics.ins-det
High-sensitivity low-noise photodetector using large-area silicon photomultiplier
与传统的光电倍增管（PMT）相比，硅光电倍增器（SiPM）技术由于其更好的光子检测效率而在单光子水平上用于弱光检测的应用已经扩展。具有大检测面积的SiPM最近已经商业化，使得光子通量在时间和空间上都很低的应用成为可能。另一方面，SiPM的使用存在几个缺点，例如更高的暗计数率，许多读出通道，响应时间慢和光学串扰;因此，用户需要仔细考虑权衡。本工作提出了一种SiPM嵌入式紧凑型大面积光子探测模块。采用各种技术来克服SiPM的缺点，使其可以普遍用作PMT的升级。采用简单的冷却元件和最近发展的光学串扰抑制方法，以降低噪声，这是更严重的大面积SiPM。专用的读出电路提高了响应频率并减少了读出通道的数量。我们有利地比较这种设计与传统的光电倍增管，并获得更高的光子探测效率和更大的面积接受。
2022-11-09 physics.ins-det
Characterization and on-field performance of the MuTe Silicon Photomultipliers
Muon望远镜是哥伦比亚的一个火山成像实验。它由闪烁体跟踪系统和用于粒子沉积能量测量的水切伦科夫探测器组成。MuTe在温度梯度高达$10$ $^{\circ}$ C的高海拔环境中自主运行。在这项工作中，我们的特点的击穿电压，增益和噪声的望远镜硅光电倍增器的温度变化跨越$0$ $40$ $^{\circ}$ C。我们证明了MuTe hodoscope的鉴别阈值必须高于5 pe，以避免由于SiPM暗计数、串扰和后脉冲而造成的污染。我们还评估了穆特计数率取决于昼夜温度变化。
2021-02-01 hep-ex physics.ins-det
The Novel ABALONE Photosensor Technology: 4-Year Long Tests of Vacuum Integrity, Internal Pumping and Afterpulsing
ABALONE光电传感器技术（美国专利9064678 2015）能够通过提供现代且具有成本效益的替代产品来取代昂贵的80年历史的光电倍增管（PMT）制造。鲍鱼光电传感器仅由三个单片玻璃组件组成，通过我们的新型薄膜粘合剂密封在一起。在2013年，我们留下了一个早期的鲍鱼光电传感器原型完整的持续压力测试，在这里，我们报告其长期真空完整性。异常低的离子后脉冲率（约两个数量级低于光电倍增管）一直在不断改善。我们解释了这一成就的物理和技术原因。由于成本效益和特定的功能组合，包括低放射性水平，集成到大面积面板和鲁棒性，这项技术可以在基础物理，功能医学成像和核安全领域开辟新的视野。
2017-05-26 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Neutron irradiation damage on Silicon Photomultipliers and electrical annealing studies for the CBM RICH detector
本文评估了三种SiPM在中子辐照下的辐射硬度，发现辐照显著增加暗电流、暗计数率和后脉冲并降低增益与光子分辨率，并验证250°C/30 min电退火可有效恢复性能。
2025-09-23 hep-ex physics.ins-det
A novel measurement method for SiPM external crosstalk probability at low temperature
本文提出了一种在液氮温度下使用两个面对面SiPM且无需复杂光学设计的新型外部串扰光子概率测量方法，发现该概率与过电压呈线性关系，并能额外测得低温下SiPM对eCT光子的光子探测效率。
2024-06-04 nucl-ex physics.ins-det
Calibration Methods of Silicon Photomultiplier for JUNO-TAO Central Detector
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Nanjing University（南京大学）
本文提出基于电荷和时间信息的硅光电倍增管通道级校准方法，用于测量暗计数率、相对光电探测效率、时间偏移、增益和内部光学串扰，并通过模拟事件评估校准偏差，以提高探测器的精度和能量分辨率。
2026-08-03 physics.ins-det
Performance of Silicon photomultipliers at low temperatures
本文实验表征ONSEMI与Hamamatsu两款SiPM在90 mK至40 K的低温性能，测量PDE、暗计数率等并揭示隧穿击穿及热循环稳定性。
2025-01-09 physics.atom-ph physics.ins-det
Characterization of Three High Efficiency and Blue Sensitive Silicon Photomultipliers
本文报道了FBK、Hamamatsu和SensL公司生产的三种高效率蓝光灵敏硅光电倍增器的光学和电学特性。当在90%击穿概率下操作时，所测试器件的关键特征是峰值光子检测效率在40%和55%之间，增益和PDE的温度依赖性小于1%/ $^{\circ}$ C，室温下$\sim$ 50 kHz/mm $^{2}$的暗速率，约2%的后脉冲，以及6%和20%之间的直接光学串扰。这三种器件的特性令人印象深刻地展示了硅光电倍增管技术在过去十年中的进步。它进一步证明了如何的电压和温度特性的数量可以参数化的物理模型的基础上。该模型提供了一个更深入的了解在宽的偏置和温度范围内的器件特性。它们还可以作为生产商如何向用户提供SiPM特性的示例。SiPM的标准化参数化将使用户能够找到适合其应用的最佳SiPM以及SiPM的工作点，而无需执行测量，从而显著缩短设计和开发周期。
2017-01-26 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Locating the avalanche structure and the origin of breakdown generating charge carriers in silicon photomultipliers by using the bias dependent breakdown probability
我们目前的表征结果的两个硅光电倍增器;滨松LVR-6050-CN和Ketek PM 3325 WB。通过对击穿概率的偏压依赖性的测量，我们能够得出关于雪崩区域的位置和空间延伸的结论。对于KETEK SiPM，我们发现雪崩区位于靠近表面。在Hamamatsu SiPM中，高场区域位于表面以下$0.5\,μ$ m处，而上面的体积几乎耗尽直到表面。此外，对于滨松SiPM，我们发现，由光串扰光子产生的载流子进入雪崩区域下方的单元，而不是早期的设备，其中大部分光子从上方进入单元。在这里测试的Hamamatsu器件中，串扰光子可能在本体中被吸收，并且所产生的空穴在2ns内扩散到单元的有效体积中并引发击穿。本文是一种尝试，以刺激进一步的兴趣在使用的偏置依赖的击穿概率，并建立它作为一个标准的工具，不仅要确定的位置的高场区域，但也要确定的起源相对于高场区域的载流子。随着知识的电荷来自哪里，它应该是可能的，以进一步改善光学串扰，暗计数，和afterpulsing特性的SiPM。
2018-12-15 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Performance of SiPMs in the nonlinear region
由于硅光电倍增器具有有限数量的像素并且工作在盖革模式下，因此它们呈现饱和效应。它们对非线性区域中的光脉冲的响应是非常复杂的，原因有两个：雪崩后的像素充电影响随后雪崩的触发概率和电荷倍增，以及由于串扰和后脉冲的非平凡效应。本文提出了一种硅光电倍增器非线性响应的参数化方法，它能很好地考虑上述影响。使用闪烁晶体和探测器的不同组合的伽马射线光谱法的设置上的模型进行了测试。模型参数根据设置的基本特性（例如，闪烁晶体的寿命和像素恢复时间）。给出了从信号分辨率到能量分辨率的正确转换。
2017-08-31 physics.app-ph physics.data-an physics.ins-det
Cryogenic operation of neutron-irradiated silicon photomultiplier arrays up to 1e14 neq/cm^2
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）
研究低温条件下中子辐照对硅光电倍增器阵列的影响，评估其在高辐射环境下的性能稳定性与可靠性。
2026-03-26 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the large-size NDL EQR20 silicon photomultipliers
本文表征了NDL EQR20大尺寸硅光电倍增管，其利用外延硅体电阻实现快速恢复与高增益，并评估了脉冲畸变对CERN ALICE FoCal-H探测器的适用性影响。
2025-05-03 physics.ins-det
Real-Time FPGA-Based SiPM Detector Emulation Using a Temporally Quantized Model
Nuclear Instruments SRL（核仪器有限公司）；Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）
提出一种基于FPGA的实时探测器仿真器，通过时间量化和硬件信号整形，将SimSiPM的微观仿真转化为物理可实现的模拟信号，实现高吞吐、低延迟的硬件在环测试。
2026-07-02 physics.ins-det
Characterization of a high efficiency silicon photomultiplier for millisecond to sub-microsecond astrophysical transient searches
我们对滨松光电公司生产的高效率单通道硅光电倍增器S14160- 3050 HS多像素光子计数器（MPPC）进行了表征。所有测量均在（23.0 $\pm$ 0.3）$^{\circ}$ ℃的室温下进行。我们获得了I-V曲线，并使用相对导数找到了38.88 V的击穿电压。在3 V的过电压下，我们找到了1.08 MHz的暗计数率，21 $\%$的串扰概率，450 nm处55 $\%$的光子探测效率，以及每秒1.0 × 10 $^{11}$光子的饱和度。S14160- 3050 HS MPPC是超快天文望远镜的候选探测器，该望远镜将使用两个光子计数阵列在位于哈萨克斯坦阿拉木图附近的Assy-Turgen天体物理天文台（NUTTelA-TAO）的0.7米纳扎尔巴耶夫大学瞬态望远镜上同时运行，以毫秒至亚微秒的时间尺度表征光学（320 nm - 650 nm）天空。我们讨论了将S14160- 3050 HS MPPC用于UFA望远镜和未来亚秒时域天体物理学地基望远镜的优点和缺点。
2020-11-30 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of silicon photomultipliers for their application in muon scattering tomography
本文通过实验表征NDL、SensL和HPK三款SiPM的击穿电压、温度补偿、暗噪声及探测效率，发现HPK最适合亚毫米分辨率缪子散射断层成像闪烁光纤探测器。
2025-01-19 hep-ex physics.ins-det
Test Beam Characterization of a Digital Silicon Photomultiplier
本研究在DESY II测试束设施中表征了采用150纳米CMOS工艺制造的数字硅光电倍增管原型，证明其能以约20微米位置精度和优于50皮秒的时间精度探测最小电离粒子，探测效率约31%。
2024-12-09 physics.ins-det
Cryogenic characterisation of the FBK NUV-HD-cryo Silicon Photomultipliers for the DarkSide-20k dark matter experiment
该研究针对DarkSide-20k暗物质实验所需的FBK NUV-HD-cryo硅光电倍增管，在低温下测量其暗噪声率、增益、串扰、光子探测效率及次级光子发射等关键特性，为探测器光学平面的传感器选型提供低温性能依据。
2026-10-14 hep-ex physics.ins-det
