Exact solutions for silicon photomultipliers models and application to measurements
暗计数率和相关噪声率是表征硅光电倍增器（SiPM）的主要参数。通常，通过将近似公式或通过将特定模型拟合到所测量的SiPM噪声谱来评估这些参数。这里提出了一种新的方法，其中精确的公式来自暗计数和相关噪声产生的统计模型。该方法允许人们从暗光谱中的第一个峰的面积测量这些参数的真实值。数值分析表明了该方法的准确性。
2017-10-31 physics.ins-det
Replacement of a Photomultiplier Tube with Silicon Photomultipliers for use in Safeguards Applications
我们在实验室环境中使用单个5.08x5.08-cm圆柱形碘化钠晶体比较了SiPM阵列和PMT的性能。光电倍增管（PMT）是最常用的设备，用于监测辐射检测目的的蒸发材料。该系统有时受限于PMT中的缺点，这些缺点可能降低其性能，包括温度依赖性和随磁场的变化。仪器工程还必须应对相对于活性闪烁体体积的潜在大体积、易碎性和高电压要求。一种可能的替代方案是硅光电倍增器（SiPM）阵列。使用5.04x5.04-cm sensL J系列SiPM阵列和7.62cm Hamamatsu PMT进行测量。我们演示了如何充分改变SiPM偏置，以消除在经常进行核保障工作的环境中遇到的温度变化的影响。最后，我们评估了一种方法，确定富集水平的${}^{235}U$在各种水平和屏蔽配置，使用PMT安装和SiPM安装闪烁体。
2020-01-22 physics.ins-det
Towards a new concept of photomultiplier based on silicon technology
为了建立基于硅技术的光电倍增管的新概念，由ST微电子公司制造的新一代单光子雪崩二极管（SPAD）的5x 5阵列的设计和表征已经被执行。在几种实验条件下对SPAD-STM器件的单光子灵敏度、暗噪声和时间分辨率进行了评价。此外，还对多元素多重积分的影响及其共同读出的研究进行了深入的探讨。
2007-05-04 physics.ins-det
Study of the response and photon-counting resolution of silicon photomultipliers using a generic simulation framework
我们提出了一个通用的框架模拟的硅光电倍增器（SiPMs），使详细的建模的SiPM响应使用基本的SiPM参数和几何形状作为输入。根据指定的SiPM属性，可以确定从基本的表征测量，模拟生成的信号电荷和脉冲形状的任意入射光脉冲分布。模拟已在整个动态范围内验证了滨松S10362-11- 100 C MPPC，并用于研究不同的噪声源，如光串扰和后脉冲的响应曲线和光子计数分辨率的影响。
2012-06-19 physics.ins-det
New method for determining avalanche breakdown voltage of silicon photomultipliers
研究了硅pn结的雪崩击穿和盖革模。提出了一种精确测量硅光电倍增器（Si PM）雪崩击穿电压的物理方法。该方法是基于测量的相对光子探测效率（PDErel）的偏置电压的依赖性时，一种类型的载流子（电子或空穴）注入到雪崩倍增区的pn结。从Si PM半导体结构的基区注入电子或空穴使用短波或长波光来执行。在低过压（1-2 V）下，检测效率线性地依赖于偏置电压;因此，外推到零PDErel值确定了Si PM雪崩击穿电压，其精度在几毫伏以内。
2020-02-03 physics.ins-det
Characterization of Silicon Photomultiplier Photon Detection Efficiency at Liquid Nitrogen Temperature
针对低温下商用硅光电倍增管光子探测效率特性表征不足的问题，搭建实验装置测量77K液氮温度下两款SiPM的PDE，发现562nm光下其PDE较室温下降超20%，为相关新物理实验提供参考。
2025-05-20 physics.ins-det
The Silicon photomultiplier as a metasystem with designed electronics as metadevice for a new receiver-emitter in visible light communications
硅光电倍增器（SiPM）是雪崩光电二极管（APD）的元系统，它嵌入到特定用途的电子器件中，成为具有独特和有用的先进功能的元器件，以提高效率和安全性来捕获、传输和分析信息。SiPM是一种非常小的光电探测器，具有非常高的效率和灵敏度，在背景光存在的情况下对受控光脉冲具有良好的响应而不饱和。这种元器件的新结果有利于提出一种新的用于可见光通信的接收器-发射器系统VLC。
2015-08-08 physics.ins-det
Use of Silicon Photomultipliers in ZnS:6LiF scintillation neutron detectors: signal extraction in presence of high dark count rates
报道了用硅光电倍增器（SiPMs）探测ZnS：6LiF中子转换闪烁光的可能性。光由嵌入闪烁体中的波长移动光纤收集。通过应用专用处理算法来分析SiPM脉冲的时间分布，解决了在SiPM的高暗计数率的存在下提取中子信号的困难。与单通道原型探测单元，我们证明了一个非常好的中子信号提取在SiPM暗计数率约1 MHz。
2014-05-26 physics.ins-det
Radiation damage studies of silicon photomultipliers for the CMS MIP Timing Detector
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
研究不同单元尺寸的Hamamatsu SiPM在反应堆中子辐照后的性能变化，分析击穿电压、信号幅度、暗电流和噪声等参数。
2026-06-08 physics.ins-det
Silicon Photomultipliers for High Energy Physics Detectors
本文综述了工作在盖革模式下的多像素硅基雪崩光电二极管，也称为硅光电倍增器（SiPM）的发展现状。特别强调了这种类型的光传感器在高能物理探测器中的应用。
2011-09-22 hep-ex physics.ins-det
Characterization of New Silicon Photomultipliers with Low Dark Noise at Low Temperature
硅光电倍增器（SiPMs）具有低放射性、紧凑的几何结构、低工作电压和对真空紫外光（VUV）的合理的光电探测效率。因此，它有可能取代光电倍增管（PMT）的未来暗物质实验与液体氙（LXe）。然而，SiPM具有比PMT在低温（$\sim$ 165 K）下的暗计数率（DCR）高近两个数量级的暗计数率。这种高DCR主要来源于带间隧穿效应产生的载流子。为了抑制隧穿效应，我们与滨松光子学公司合作开发了一种新的降低了电场强度的SiPM。K.并在153 ~ 298 K的温度范围内表征了其性能。我们证明了新开发的SiPM在低温下的DCR比传统的SiPM低6- 54倍。
2021-03-10 physics.ins-det
Study of silicon photomultipliers for use in neutron decay experiments
为了提高中子\b{eta}衰变实验的精度，对塑料衰减器的光子读出进行了研究。如今，基于多达109个登记的衰变事件，中子衰变被高度统计地研究，并导致对标准模型之外的新物理的极大改进的限制，其中\b{eta}经常在塑料容器中登记。在这些实验中的主要系统误差是由于不完善的表征的线性度，能量分辨率，和电子背散射。我们研究这些错误是否可以减少时，用于闪烁体读出的传统光电倍增管被硅光电倍增器（SiPMs）取代。为此，开发了各种理论和实验工具，并提出了一个处理SiPM极端暗率的程序。在\b{eta}谱仪中，使用SiPM的塑料闪烁体读出可以显著提高能量响应，并有助于为电子背散射提供可靠的校正。
2021-06-05 physics.ins-det
Development of a mini-PET Detector based on Silicon Photomultiplier Arrays for Plant Imaging Applications
正在开发一种用于植物成像应用的小型PET型检测器系统，其具有紧凑的硅光电倍增器（SiPM）阵列，以取代位置敏感光电倍增器（PSPMT）。除了紧凑性之外，SiPM的使用将允许涉及高强度MRI型磁场的成像设置。后者将允许在植物组织中的初始正电子湮灭的更好的位置分辨率。在目前的工作中，原型阵列进行测试，其响应的均匀性，因为它是已知的PSPMT需要显着的增益补偿上的各个通道，以实现改善的响应均匀性。初始测试表明，SiPM阵列可以在没有任何增益补偿的情况下使用的可能性很高。
2011-01-13 physics.ins-det
Coincident Detection of Cherenkov Light from Higher Energetic Electrons Using Silicon Photomultipliers
由于其非常快的信号上升时间在1 ns的顺序，硅光电倍增管已成为越来越多的兴趣，许多实验需要非常好的定时分辨率。随着在医学成像技术中的应用前景，如康普顿照相机或TOF-PET，已经执行了来自PMMA中MeV范围内的电子的切伦科夫光子的符合检测。一个4x 4的SiPM阵列用于此目的，并已实现242 ps的定时分辨率。电子源位置的空间灵敏度可以使用累积的重合光信号来示出。所得到的结果与考虑基本探测器和设置属性的理论计算吻合得很好。这些测量构成了在康普顿照相机中成功进行电子探测的可行性的重要一步。
2019-03-12 physics.ins-det
Silicon Photomultipliers in the CMS Upgrade
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
本文讨论硅光电倍增管在CMS探测器升级中的广泛应用，包括Phase I和Phase II阶段的实施，以及针对不同子探测器面临的挑战和解决方案。
2026-06-15 physics.ins-det
Gamma dose rate monitoring using a Silicon Photomultiplier-based plastic scintillation detector
塑料闪烁探测器是一种高效、经济、可定制的解决方案，可用于核安全、环境辐射调查、放射性和核事故响应（RNe）以及辐射防护剂量测定等背景下的伽马辐射场评估。诸如硅光电倍增器二极管（SiPM）的固态光读出技术的特征在于低操作电压、机械鲁棒性、紧凑尺寸和快速脉冲上升时间。由于这些固有的优点，硅光电倍增器二极管已经在这些应用的很大一部分中逐步取代基于光电倍增管的伽马检测技术。在这项实验研究中，伽马能量校准和剂量率计算算法进行了讨论，并实施到基于SiPM的平板伽马探测器（FPG）开发的Arktis辐射探测器有限公司（苏黎世，瑞士）。FPG探测器已在RNe技术研究项目的框架内部署和研究，涉及其在无人驾驶航空器和地面车辆（如无人机和机器人）上的使用。这项工作的出发点是，终端用户需要在现场操作时进行准确可靠的剂量率评估，特别是在RNe响应的情况下。结果是在实验室测量获得的伽马剂量率精度使用放射性核素源发射在0.059 - 1.333兆电子伏的伽马能量范围内，相比理论剂量率计算。
2021-12-07 physics.ins-det
Improving the light collection efficiency of silicon photomultipliers through the use of metalenses
超透镜是将纳米结构实现为移相器以聚焦入射光的光学器件。它们的紧凑性和简单的制造使它们成为一种潜在的具有成本效益的解决方案，用于提高具有有限光敏区域覆盖的粒子探测器的光收集效率。在这里，我们报告的表征和性能的超透镜在提高光收集效率的硅光电倍增器（SiPM）的各种尺寸使用630 nm的LED，并发现一个六至七倍的信号增加$1.3\times1.3~\mathrm{mm}^2$ SiPM时，再加上一个10毫米直径的超透镜使用深紫外步进光刻。这种改进对未来几代粒子探测器很有价值，特别是那些用于稀有事件搜索的探测器，如暗物质和无中微子双β衰变。
2020-09-03 physics.ins-det
Measurements of Cherenkov Photons with Silicon Photomultipliers
一种新的光子探测器，硅光电倍增器（SiPM），已在接近聚焦环成像切伦科夫（RICH）计数器，暴露于宇宙射线粒子在卢布尔雅那，并在KEK研究设施的2 GeV的电子束进行了测试。这种类型的RICH检测器是KEK B工厂BELLE检测器的粒子识别检测器升级的候选产品，由于存在高磁场，因此必须使用SiPM、微通道板光电倍增管或混合雪崩光电检测器，而不是传统的光电倍增管（PMT）。在这两个实验中，发现SiPM与PMT相比更有利，每单位面积的光子探测率更高。通过使用半球形和截棱锥光导将光子集中到有效表面区域上，光输出显著增加。还提出了阵列中SiPM之间的假重合对暗噪声的贡献的估计。
2008-12-02 physics.ins-det
The new versatile general purpose surface-muon instrument (GPS) based on silicon photomultipliers for $μ$SR measurements on a continuous-wave beam
我们报告的设计和调试的一个新的光谱仪的μ子自旋弛豫/旋转的研究安装在瑞士μ子源（S $μ$ S）的保罗Scherrer研究所（PSI，瑞士）。这种新仪器基本上是一种新的设计，取代了旧的通用表面μ子仪器（GPS），后者长期以来一直是PSI的$μ$ SR用户设施的主力。利用塑料闪烁器制成的μ子和正电子探测器，由硅光电倍增器（SiPMs）读出，整个仪器的时间分辨率约为160 ps（标准差）。此外，在传统构建的$μ$ SR仪器中需要光导来将闪烁光传递到位于所施加的磁场外部的光电倍增管，因此不存在光导，这使得我们能够设计具有与旧GPS相比覆盖增加的立体角的检测器组的紧凑仪器。
2017-10-02 physics.ins-det
Performance of scintillating tiles with direct silicon-photomultiplier (SiPM) readout for application to large area detectors
在Frascati国家实验室的光束测试设备和几个测试台上测量了不同类型的具有直接硅光电倍增器读出和定制前端电子仪器的发光瓦的光产额、时间分辨率和效率。不同的配置得到的结果。使用$\sim 225$ cm $^2$大面积瓦片获得了300 ps量级的时间分辨率、超过230个光电子的光产额和优于99.8 $\%$的效率。该技术适用于高能物理中的广泛应用，特别是大面积μ子和定时探测器。
2021-09-17 physics.ins-det
Modeling crosstalk in silicon photomultipliers
光学串扰严重限制了硅光电倍增器的光子计数分辨率。在这项工作中，现实的分析模型来描述这些光电探测器的响应的串扰效应，并与实验数据进行比较。所提出的模型是基于这样的假设，即阵列的每个像素具有有限数量的可用相邻像素以通过串扰激发。死区效应和邻居之间的串扰的传播的几何方面考虑到在不同的邻居配置的模型。简单的表达式来解释串扰对脉冲高度谱的影响，以及评估由于串扰的多余的噪声因子也给出了。在暗计数条件和脉冲照明下进行专用测量。此外，研究了后脉冲对测量的脉冲高度谱的影响，并报道了像素恢复时间的测量。通过详细的波形分析获得了高分辨率的脉冲高度谱，其结果已被用来验证我们的串扰模型。
2013-02-06 physics.ins-det
Recovery Time Measurements of Silicon Photomultipliers Using a Pulsed Laser
我们进行了一项实验研究，以确定像素恢复时间的各种多像素光子计数器（MPPC），以表征他们的速率能力和双重打击分辨率。恢复时间常数及其对工作电压的依赖性已经通过测量光电传感器对两个连续激光脉冲的响应来评估，所述两个连续激光脉冲具有变化的相对时间差，所述相对时间差为几ns（2-3 ns）至约100 ns，使用波形分析技术。正在开发一种蒙特卡罗模拟工具，以模拟MPPC回收过程并解释实验数据。在这种情况下，后脉冲，串扰和暗噪声的恢复过程中的影响可以进行研究。
2015-10-23 physics.ins-det
A Novel Silicon Photomultiplier Readout Architecture for Low-light Applications
在这篇文章中，我们描述了nEDM@SNS实验的光子探测读出电子学。所选择的“光子计数”架构，利用高效率的硅光电倍增器（SiPM），并适合于低光应用，允许使用一个相对较高的SiPM工作电压。这使光子检测效率最大化并且使增益/效率电压依赖性最小化，同时消除光学串扰。
2022-06-30 nucl-ex physics.ins-det
Time resolution analysis of detectors based on plastic scintillators coupled to silicon photomultipliers
研究了几种基于硅光电倍增器读出的塑料闪烁器的触发计数器在宇宙射线下的性能。使用数字波形分析测量效率和时间分辨率。所得结果与NICA重离子对撞机多用途探测器（MPD）触发子系统和核加速器（BM@N）重子物质有关。结果表明，计数器具有很高的效率和良好的定时性能。
2019-12-10 hep-ex physics.ins-det
Photon-number statistics with Silicon photomultipliers
我们提出了一个多像素检测器的操作中存在的不可忽略的暗计数和串扰效应的描述。我们应用该模型来设计自我一致的校准策略进行调查非常轻。
2010-01-17 physics.ins-det quant-ph
Characterisation of Silicon Photomultipliers for Liquid Xenon Detectors
硅光电倍增器（SiPMs）被认为是一种固态传感器，在使用液体氙（LXe）作为辐射检测介质的实验中可替代光电倍增管。其主要要求是对来自LIGHTE的178 $\,$ nm的真空紫外闪烁光进行单光子探测，具有高分辨率和高探测效率以及低噪声率。对暗物质和双β衰变研究的进一步要求是所有成分的放射性水平都要超低，包括基底和冷电子器件。在这里，我们描述了我们在氮气中在110-300 $\,$ K温度范围内对Hamamatsu 6 $\times$ 6 $\,$ mm $^2$ SiPM的表征，以及在172 $\,$ K和185 $\,$ K的冷氮气中的长期测量。在我们介绍了实验装置，数据采集方案和分析方法之后，我们展示了单光子响应，增益与偏置电压的关系，以及暗噪声和相关噪声率。我们证明了在低温下的长期稳定性，并得出结论，SiPM阵列是有前途的候选人，在液体氙探测器的光电传感器阵列。此外，我们研究了放射性的原料SiPM材料与γ谱仪和电感耦合等离子体质谱仪，并得出结论，SiPM是适合用于低本底实验。
2018-10-21 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
Test of scintillating bars coupled to Silicon Photomultipliers for a charged particle tracking device
本文报道了用硅光电倍增器读出闪烁体条的实验室试验结果。本方法是第一步，设计一个精确的跟踪系统放置在一个自由磁化体积内的低能量交叉粒子的电荷识别。所设计的系统被证明能够提供优于2 mm的空间分辨率。
2016-05-16 hep-ex physics.ins-det
Scintillators with Silicon Photomultiplier Readout for Timing Measurements in Hadronic Showers
硅光电倍增器的出现使得高能物理仪器的巨大进步成为可能，例如，通过允许构建具有集成到小闪烁体瓦片中的光子传感器的极颗粒强子量热计。直接耦合的SiPM到塑料闪烁体，而不使用波长偏移光纤，提供了一个快速的检测器响应，使这样的设备非常适合于精确的定时测量。我们已经构建了一个由15个这样的闪烁体瓦片读出的快速数字化仪与深缓冲区测量强子量能器中的信号的时间结构的设置。已经开发了专门的数据重建算法，其允许通过对记录的波形的详细分析来确定单个光子的到达时间，并且提供光子传感器的增益的自动校准。我们将讨论实验装置和数据分析。此外，我们将报告的第一个结果，在强子量能器与钨吸收剂，提供重要的约束的时间发展的强子簇射的模拟模型的发展。
2011-12-02 physics.ins-det
Development of a high-light-yield liquid argon detector using tetraphenyl butadiene and silicon photomultiplier array
为了提高液态Ar（LAr）探测器的光产额，我们优化了探测器表面四苯基丁二烯（TPB）的蒸发工艺，并测试了硅光电倍增器（SiPM），即硅通孔多像素光子计数器（TSV-MPPC，Hamamatsu Photonics K.K.）在LAr温度下。TPB将LAr散射（真空紫外光）转换为可见光，可由高灵敏度的光传感器检测。由于光产额取决于TPB的检测器的内表面上的沉积质量，我们构造了一个良好控制的TPB蒸发器，以确保再现性和测量的TPB沉积质量使用石英晶体微天平传感器。在优化TPB的沉积质量（在光电传感器窗口上30 $μg/cm^2$和在检测器壁上40 $μg/cm^2$）之后，光输出为12.8 $\pm$ ± 0.3 p.e./ keVee，对于TPB转换的光，使用具有大约30%的量子效率的PMT。我们还测试了低温耐受性的TSV-MPPC，这具有较高的光子探测效率，在LAr环境。TSV-MPPC对TPB转化的LAr荧光进行了检测，光检测效率超过50%。
2021-05-10 physics.ins-det
Characterisation of a silicon photomultiplier device for applications in liquid argon based neutrino physics and dark matter searches
为了评价硅光电倍增器作为液氩粒子物理探测器闪烁读出器件的适用性，在低温下对它的性能进行了评估。在25 ℃ ~-196 ℃温度范围内，当过电压为4V时，增益为2.1E6，且增益不随温度变化，相应的单光电子暗计数率从1 MHz降低到40 Hz。多次热循环后，未观察到器械性能恶化。光子探测效率（PDE）作为光子波长和温度的函数进行评估。对于4V的过电压，再次发现PDE随温度不变，对于460 nm光子测量为25%，对于680 nm光子测量为11%。在室温和-196摄氏度下观察到的由于高光子通量率导致的器件饱和再次被发现与温度无关。虽然只要不超过饱和极限，输出信号就保持与输入信号成比例，但在-196 ℃时，光电子脉冲分辨率和衰减时间略有增加。
2008-08-06 physics.ins-det
Suppression of the optical crosstalk in a multi-channel silicon photomultiplier array
提出并研究了一种利用光学滤波器抑制硅光电倍增器（SiPMs）光学串扰的方法。我们证明，附加吸收可见光带通滤波器的SiPM可以大大减少光学串扰。测量表明，近红外线的吸收对于实现这种抑制是重要的。所提出的技术可以很容易地应用于抑制SiPM中的光学串扰的情况下，过滤近红外线是兼容的应用。
2021-05-04 physics.ins-det physics.optics
Photosensor Characterization for the Cherenkov Telescope Array: Silicon Photomultiplier versus Multi-Anode Photomultiplier Tube
自50多年前诞生以来，光电倍增管技术一直是大气切伦科夫望远镜成像技术的首选光电探测器。最近，新类型的光电传感器正在考虑下一代切伦科夫望远镜阵列。据设想，该阵列将部分由使用Schwarzschild-Couder双镜设计的望远镜组成，这种设计以前从未建造过，这显着改善了光学性能。这种新型光学设计的相机具有小的板尺度，使得能够使用紧凑的光电传感器。我们提出了一个广泛的和详细的研究被认为是这种望远镜设计的两个最有前途的设备：硅光电倍增器和多阳极光电倍增管。我们评估了他们最关键的性能特性成像伽马射线阵雨，我们提出了我们的结果在一个有凝聚力的方式，以明确评估的优势和劣势，这两种类型的设备必须提供的背景下，GeV-TeV的伽马射线天文学。
2013-08-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Self-heating Effect in Silicon-Photomultipliers
硅光电倍增管（SiPM）中辐射损伤的主要影响是暗电流的急剧增加。如果没有适当冷却，耗散的功率会加热SiPM，其性能参数取决于温度。加热研究用KETEK SiPM进行，该SiPM胶合在Al $_2$ O $_3$衬底上，该衬底直接连接到探针台的温度控制卡盘，或者通过具有公知热阻的材料层连接。SiPM由在DC模式下操作的LED照明。测量SiPM电流，并将其用于确定稳态温度，该温度是SiPM倍增区域中耗散的功率和热阻的函数，以及加热和冷却的时间依赖性。该信息可用于校正辐射损伤SiPM的自热效应的参数。该方法还可以用于与散热器具有未知热接触的封装SiPM。本文的结果是初步的。
2022-06-14 physics.ins-det
Performance of the Mass Testing Setup for Arrays of Silicon Photomultipliers in the TAO Experiment
本文介绍TAO实验中用于在-50C下批量表征4100个瓦片内约13万个SiPM的测试装置与方法，以实现1 MeV处2%的能量分辨率。
2024-02-08 physics.ins-det
Proton Irradiation Damage and Annealing Effects in ON Semiconductor J-Series Silicon Photomultipliers
硅光电倍增器（SiPM）由于其低偏置电压和对普通发光材料发射的波长敏感，近年来已成为流行的光转换器件。这些特性使它们对资源有限的任务特别有吸引力，如天基探测器应用。然而，已知空间辐射环境对半导体器件特别苛刻，其中高粒子注量会随着时间的推移而降低性能。由ON Semiconductor（正式名称为SensL）制造的特定SiPM的辐射硬度尚未使用高能质子进行研究，这些质子是空间辐射环境中固有的。为了研究这些影响，我们照射组的两个SiPM四个不同的通量的800兆电子伏的质子提供的加速器在洛斯阿拉莫斯中子科学中心。$1.68\times10^{9}$、$1.73\times10^{10}$、$6.91\times10^{10}$、和$1.73\times10^{11}$质子cm $^{-2}$，和它们相应的估计剂量的$0.15$，$1.55$，选择$6.19$和$15.5$ kRad是基于对SiPM在持续10年的行星际空间任务期间可能接受的潜在暴露的估计。我们报告这些剂量对暗电流和自退火时间的影响。
2019-11-19 physics.ins-det
A Tracking Fiber Detector based on Silicon Photomultipliers for the Kaos Spectrometer
美因茨微波加速器MAMI的Kaos光谱仪正在研制一种跟踪探测器，它采用两米长的反射光纤，由硅光电倍增器（SiPM）读出。结果从原型设置使用2毫米方形光纤和大面积SiPM读出。这种组合的检测效率被测量为在83%和100%之间，这取决于SiPM幅度上的阈值。采用基于物理模型的蒙特卡罗模拟来提取SiPM器件的光子探测效率。
2011-05-01 nucl-ex physics.ins-det
Radiation Damage Studies of Silicon Photomultipliers
我们报告的硅光电倍增器（SiPM）的辐射硬度的测量由布鲁诺凯斯勒基金会在意大利（1 mm $^2$和6.2 mm $^2$），透视技术和仪器中心在俄罗斯（1 mm $^2$和4.4 mm $^2$），日本滨松公司（1 mm $^2$）。在Massachusetts General Hospital使用212 MeV质子束照射SiPM，SiPM在工作电压下接收高达$3 \times 10^{10}$质子/cm $^2$的注量。在照射期间连续读取漏电流。周期性地暂停质子的递送以记录响应于校准光脉冲的示波器迹线，以监测SiPM的增益、光子检测效率和暗计数。漏电流和暗噪声随注量的增加而增加。Te漏电流被发现是成比例的噪声分布的均方差，表明暗计数是由于增加随机个别像素激活，而SiPM仍然完全功能的光子探测器。发现SiPM在室温下退火，在大约100天内漏电流减少了2倍。
2008-09-27 physics.ins-det
Characterization and modeling of crosstalk and afterpulsing in Hamamatsu silicon photomultipliers
本文对滨松硅光电倍增器多像素光子计数器（MPPC）中的串扰和后脉冲进行了深入的研究。相关噪声的几个组成部分已被确定，根据其不同的可能原因和它们对信号的影响。特别是，我们区分提示和延迟串扰以及陷阱辅助和空穴诱导后脉冲。通过在黑暗条件下测量的脉冲幅度谱表征了瞬发串扰。最新的MPPC系列在像素之间集成了隔离沟槽，表现出非常低的即时串扰，但由于器件顶面反射的二次光子和硅衬底中扩散的光子产生的少数载流子，可能仍有一小部分串扰。我们提出了一个细致的过程来表征后脉冲和延迟串扰通过二次脉冲的幅度和延迟时间分布。我们的研究结果表明，这两个噪声分量是由于少数载流子在衬底中扩散，这种效果是急剧减少在新的MPPC系列作为一个数量级的衬底的掺杂密度增加的结果。最后，我们开发了一个蒙特卡罗模拟来研究后脉冲和串扰的不同成分。模拟结果支持我们对实验数据的解释。他们还证明，比在滨松MPPC中使用的沟槽更长的沟槽将在更大程度上减少串扰。
2015-10-21 physics.ins-det
Exploiting the wide dynamic range of Silicon photomultipliers for Quantum Optics applications
硅光电倍增器是具有数百个单元的光子数分辨探测器，使它们能够揭示高密度的量子光学态。在本文中，我们通过展示可以采用的可能的收购策略并讨论其优点和局限性来实现这样的目标。特别是，我们确定了最佳的采集解决方案，以适当地揭示的性质，无论是经典的或非经典的介观量子光学状态。
2021-01-21 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Characterisation of silicon photomultipliers based on statistical analysis of pulse-shape and time distributions
为了更好地理解许多应用中的信号和噪声，需要对硅光电倍增器探测器进行详细而准确的特性描述。所收集的信息是对制造商的有价值的反馈，以帮助他们改进性能。在本文中，我们提供了一个详细的描述，如何将这些光电探测器。通过对脉冲形状和时间分布的统计分析，得到了相关噪声概率、重要时间常数和光子探测效率。用不同的探测器对该方法进行了测试。失超电阻、击穿电压和暗计数率由IV特性测量。
2018-08-17 hep-ex physics.ins-det
Characterization studies of Silicon Photomultipliers and crystals matrices for a novel time of flight PET detector
本文描述了一种新型正电子发射断层成像（PET）探测器，即EndoTOFPET-US系统的外板的晶体矩阵和硅光电倍增器阵列的表征。EndoTOFPET-US合作旨在将飞行时间PET与超声内窥镜集成在一种新型多模式设备中，能够支持前列腺和胰腺肿瘤新生物标志物的开发。探测器由两部分组成：安装在超声探头上的PET头和外部PET板。PET图像的1 mm空间分辨率这一具有挑战性的目标需要具有小晶体尺寸的探测器，因此需要高通道密度：由硅光电倍增器（SiPM）单独读出的4096个LYSO晶体构成外部板。这些部件的质量和性能必须在组装前进行评估。测量了SiPM的暗计数率、增益、击穿电压和相关噪声，而LYSO晶体在光产额和能量分辨率方面进行了评估。为了有效地减少PET图像中的噪声，伽马检测的高时间分辨率是强制性的。测量了所有与晶体组装的SiPM的符合时间分辨率（CTR），结果显示接近200 ps FWHM的要求目标的值。针对每个通道评估光输出以用于初步检测器校准，示出了针对511 keV相互作用在SiPM上发射的平均约1800个像素。最后，在511 keV的平均能量分辨率约为13%，足以有效的康普顿排斥。
2015-01-17 physics.ins-det
An Educational Kit Based on a Modular Silicon Photomultiplier System
硅光倍增器（SiPM）是最先进的光探测器，具有前所未有的单光子灵敏度和光子数分辨能力，代表了几个基础和应用科学领域的突破。本文提出了一种基于SiPM设置的教育实验，引导学生全面了解这种传感器技术，同时体验光的量子性质并探索LED发出的光脉冲的统计特性。
2014-06-30 physics.ed-ph physics.ins-det
Demonstrating a broadband Photon Detection Efficiency model on VUV sensitive Silicon Photomultipliers
Queen’s University（女王大学）；TRIUMF（特利尔姆实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
本文提出一个描述硅光电倍增管光子检测效率的分析模型，用于设备特性分析、效率外推、模拟和设计优化，通过实验数据验证模型的预测能力。
2026-03-10 physics.ins-det
Scintillation characteristics of a NaI(Tl) crystal at low-temperature with silicon photomultiplier
在93 ~ 300 K温度范围内，用硅光电倍增器（SiPM）直接作用于尺寸为0.6 × 0.6 × 2 cm 3的掺铊碘化钠（NaI（Tl））晶体，研究了晶体的闪烁特性。闪烁光输出和衰变时间是通过照射59.54 keV的γ射线从241 Am源测量的。我们观察到在230 K的光产额增加约20%相比，在室温下。在此条件下，NaI（Tl）晶体与SiPM耦合可以成为未来暗物质搜索探测器的良好候选者。
2021-10-07 hep-ex 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
Future use of silicon photomultiplier for KAOS at MAMI and PANDA at FAIR
本文对硅光电倍增器读出的双折射光纤的特性进行了研究，以期在光纤跟踪探测器系统中得到应用。目前正在考虑将这一概念用于美因茨微电子MAMI的Kaos光谱仪和FAIR项目的PANDA实验的超核物理方案的飞行时间启动探测器。讨论了粒子探测效率和时间分辨率的结果。总之，硅器件非常适合于检测来自双折射光纤的低光输出，只要发现触发方案来处理噪声率特性。
2011-05-01 nucl-ex physics.ins-det
Radiation damage on Silicon Photomultipliers from ionizing and non-ionizing radiation of low-earth orbit operations
本文通过质子与X射线辐照FBK生产的不同尺寸NUV-HD SiPM，并结合在线IV测量与辐照前后功能表征，识别最适合空间应用的耐辐射工艺和版图变体。
2024-05-12 physics.ins-det
Design and characterization of a fast output amplifier for Silicon Photomultipliers
本文设计并表征了一种基于BFU500XRR晶体管的SiPM快速输出放大器，单级和两级级联分别实现20.0 dB和38.3 dB增益，具有低成本、轻量小型化优势，适用于空间应用。
2025-03-10 physics.ins-det
Radiation Hardness tests with neutron flux on different Silicon photomultiplier devices
抗辐射性是粒子物理实验中常见的高辐射环境对固态读出器件的重要要求。瑞士PSI的MEGII实验研究了禁戒衰变$μ^+ \to \mathrm{e}^+ γ$。利用世界上最强的μ介子束。沿束线和大厅本身产生的实验大厅中存在显著的非热中子通量（动能$E_k\geq 0.5 ~MeV$）。我们提出的中子通量的影响相比，MEGII的预期剂量的几个硅光电倍增管（SiPMs）。测试的型号为：AdvanSiD ASD-NUV 3S-P50（用于MEGII实验）、AdvanSiD ASD-NUV 3S-P40、AdvanSiD ASD-RGB 3S-P40、Hamamatsu和Excelitas C30742-33-050-X。中子源是位于意大利帕维亚大学的热亚临界倍增复合体（SM 1），用水进行减速。我们报道了SiPM最重要的电学参数：暗电流、暗脉冲频率、增益、直流偏置电阻随中子积分注量率的变化。
2017-06-23 physics.ins-det
First demonstration of a Compton gamma imager based on silicon photomultipliers
我们正在开发一种坚固耐用、便于个人携带的康普顿伽马成像仪，用于放射性材料的安全调查和放射性事故的补救。成像器由闪烁体层组成，前层的光收集由硅光电倍增器提供，后层的光收集由光电倍增管提供。作为第一步，我们开发了最终成像仪的1/5比例演示单元。我们目前的成像性能，这个演示单位的Cs-137在离轴30度的角度。还提供了Sn-113和Na-22的结果。这代表了使用硅光电倍增器作为康普顿伽马成像器中的光收集的嵌入式组件的第一次演示。
2012-07-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Influence of X-ray Irradiation on the Properties of the Hamamatsu Silicon Photomultiplier S10362-11-050C
我们研究了剂量为0、200 Gy、20 kGy、2 MGy和20 MGy的X射线辐照对滨松硅光电倍增管（SiPM）S10362-11- 050 C的影响。在没有施加偏压的情况下照射SiPM。从电流-电压，电容/电导-电压，频率，脉冲形状，和脉冲面积测量，SiPM特性低于和高于击穿电压进行了测定。观察到一些SiPM参数的显着变化。在20 kGy剂量下，X射线辐射损伤对SiPM的性能几乎没有影响。对于2和20 MGy的剂量的SiPM操作几乎没有任何变化的增益，但与显着增加的暗计数率和串扰的概率。
2014-06-11 hep-ex physics.ins-det
Modelling the Nonlinear Response of Silicon Photomultipliers
本文提出了硅光电倍增器非线性响应的统计模型。它包括在像素恢复期间光电探测效率和增益的损失以及相关和不相关噪声的影响。该模型提供了任意形状的入射光脉冲的SiPM的平均输出电荷或连续光的输出电流。SiPM响应对过电压和脉冲形状的依赖性也得到了适当的描述。该模型已被验证为两个不同的硅光电倍增器使用闪烁光脉冲从LYSO晶体以及连续光从LED。在中等非线性下，与实验数据吻合良好。
2019-08-31 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Silicon photomultiplier arrays - a novel photon detector for a high resolution tracker produced at FBK-irst, Italy
在FBK-irst研制了一个硅光电倍增器（SiPM）阵列，它有32个通道，尺寸为8.0 x 1.1 mm^2。每个250 um宽的通道被细分为5 x 22个矩形排列的像素。这些传感器被开发用于读出模块化高分辨率的光纤跟踪器。关键属性，如击穿电压，增益和光子探测效率（PDE）被发现是均匀的SiPM阵列的所有32个通道。如果噪声特性和PDE得到改善，这可以使具有SiPM阵列读出的光纤跟踪器成为可用跟踪器技术的有希望的替代方案。
2009-03-23 hep-ex physics.ins-det
