Mass production test of Hamamatsu MPPC for T2K neutrino oscillation experiment
在T2K近中微子探测器中，将使用约60 000个滨松多像素光子计数器（MPPC）。MPPC于2008年2月开始批量生产。为了进行质量保证和表征每个器件，我们开发了MPPC测试系统。对于每个MPPC，增益，击穿电压，噪声率，光检测效率，串扰和后脉冲率作为偏置电压和温度的函数进行测量。介绍了测试系统的设计和测量过程。
2008-07-20 astro-ph hep-ex nucl-ex
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
Scintillator detectors with long WLS fibers and multi-pixel photodiodes
我们已经研究了使用盖革模式的多像素光电二极管读出长闪烁棒与一个单一的波长移动光纤嵌入沿酒吧的可能性。这种探测器结构可用于未来长基线中微子振荡实验中的大体积探测器。使用两种类型的多像素光电二极管：MRS APD（CPTA，莫斯科）和MPPC（滨松），生产和测试了0.7 cm厚和不同宽度的原型条。最小光输出为7.2 p.e./ MeV的4厘米宽的酒吧获得。
2011-10-12 hep-ex physics.ins-det
Time resolution of time-of-flight detector based on multiple scintillation counters readout by SiPMs
目前正在为MEG II实验研制一种测量~50 MeV/c正电子的新的定时探测器，目标是达到时间分辨率$σ_t \sim 30~\mathrm{ps}$。该分辨率预期通过用硅光电倍增器读出的塑料闪烁体制成的多个计数器测量每个正电子时间来实现。本工作的目的是演示使用原型计数器的~50 MeV/c正电子的时间分辨率。由6个SiPM（每个$40\times 5~\mathrm{mm}^2$平面上3个）读出的尺寸为$90\times 40\times 5~\mathrm{mm}^3$的计数器用来自Hamamatsu Photonics和AdvanSiD的SiPM构建，并在DA $Φ$ NE Beam Test Facility的正电子束中进行测试。发现时间分辨率几乎随着计数器命中次数的平方根而提高。用八个计数器和Hamamatsu SiPM获得了时间分辨率$σ_t=26.2\pm1.3~\mathrm{ps}$。这些结果表明，MEG II实验中可以实现设计分辨率。
2016-05-20 hep-ex physics.ins-det
Investigation of Hamamatsu H8500 phototubes as single photon detectors
我们已经调查了一个显着的样品的Hamamatsu H8500多阳极光电倍增管（MAPMT）作为单光子探测器的响应，鉴于其使用的环形成像切伦科夫计数器的CLAS12光谱仪在托马斯杰斐逊国家加速器设施。为此，采用工作在407.2nm波长的激光器。将样品平均分为标准窗口型（光谱响应在可见光区域）和UV增强窗口型MAPMT。研究证实了这些MAPMT在切伦科夫成像应用中用于单光子检测的适用性。
2015-03-24 nucl-ex physics.ins-det
Novel Multi-pixel Silicon Photon Detectors and Applications in T2K
如今，诸如高能物理（HEP）、医学成像设备、便携式辐射探测器等的众多领域，需要一种坚固、小型、可靠和容易获得的光子检测器，其在各种环境中，例如在强磁场存在下是稳定的。最近可用的$\sim$ 1 mm $^{\textrm{2}}$有源区多像素光子计数器（MPPC）传感器，由滨松光子学公司生产，已被发现是可靠的，是一个有吸引力的选择，用于HEP应用。以下传感器特性已经过T2 K合作组织的全面测试：增益、暗噪声、检测效率、可靠性。这些似乎是稳定的;此外，还评估了许多器械之间的特征扩散。具有较大面积的传感器正在开发用于成像和直接与闪烁体耦合的目的。
2009-10-23 hep-ex physics.ins-det
Study of the internal mechanisms of Pixelized Photon Detectors operated in Geiger-mode
20世纪90年代，俄罗斯发明了一种新型的盖革模式半导体光子传感器（硅光电倍增器），它由许多微小的像素组成，具有单光子水平的灵敏度。从那时起，世界上许多地方都开发了各种类型的具有这种方案的传感器，像素化光子探测器（PPD）。例如，Hamamatsu Photonics K.K.生产PPD作为多像素光子计数器。虽然近年来对PPD的内部机制进行了深入的研究，但现有的模型不能成功地完全再现输出特性，例如低温下的波形。我们发展了一个新的模型，该模型考虑了真实雪崩过程的瞬态倍增和猝灭，并成功地再现了PPD在不同温度下的输出波形。在本文中，我们讨论我们的改进模型。
2008-08-19 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic readout for multiple VUV4 Multi-Pixel Photon Counters in liquid xenon
我们提出了一个阵列的性能和表征的S13370- 3050 CN（VUV 4代）多像素光子计数器由滨松制造，并配备了一个低功耗的工作在液体氙温度（~ 175 K）的光子计数器。电子设计用于读出最大尺寸为8 x 8的单个光电传感器的矩阵，并且它基于单个运算放大器。本文介绍的检波器原型采用ADI公司的电流反馈运算放大器AD 8011，但也可根据应用使用其他型号。为了使工作在不同电压下的光电传感器的增益均衡，设计了一种偏置校正电路。结果表明，单光子探测能力，使该设备的未来一代的大规模暗物质探测器的基础上液体氙，如达尔文的一个有前途的选择。
2017-12-28 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
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
Characterization and Simulation of the Response of Multi Pixel Photon Counters to Low Light Levels
T2K近距离探测器的量热计、距离探测器和有源目标元件依靠滨松光子多像素光子计数器（MPPC）来探测带电粒子产生的闪烁光。详细测量的MPPC增益，afterpulsing，串扰，暗噪声，和光子探测效率低光水平的报告。为了解释MPPC行为对T2K物理观测值的影响，基于这些测量开发了一个模拟程序。模拟被用来预测探测器的能量分辨率。
2011-01-11 hep-ex physics.ins-det
Studies of Proximity Focusing RICH with an aerogel radiator using Flat-panel multi-anode PMTs (Hamamatsu H8500)
在KEK-B-工厂，为了升级Belle探测器，研究了使用气凝胶作为辐射器的近贴聚焦环成像切伦科夫探测器。我们构建了一个原型切伦科夫计数器使用的4x 4阵列的64通道平板多阳极光电倍增管（滨松H8500）具有大的有效面积。气凝胶样品用一种新技术制成，以在高折射率（n=1.05）下获得更高的透射长度。多通道光电倍增管的读出与模拟存储器芯片。该探测器于2002年11月在KEK-PS pi 2束线上进行了测试。为了系统地评估探测器的性能，使用动量在0.5 GeV/c和4 GeV/c之间的π介子束对各种气凝胶样品进行了测试。典型的角分辨率约为14 mrad，检测到的光电子的平均数约为6。我们期望在4GeV/c下π介子和K介子能在4 σ水平上分离。
2003-11-04 physics.ins-det
Multi-pixel Photon Counter for operating the tabletop cosmic-ray detector under loosely controlled conditions
多像素光子计数器（MPPC）是近年来出现并实现的一种新型硅光电倍增器，用于取代或补偿传统的真空基光电倍增管。MPPC提供了许多显著的特征，例如高电增益、出色的光子探测效率、快速的定时响应、对磁场的免疫力、低电压操作、紧凑、便携和成本效益。该报告介绍和检查的电气和光学特性的MPPC在松散控制的环境条件下。此外，我们报告的测量时，宇宙射线通过塑料闪烁体的MPPC捕获的光产额，证明这样的设置是适合于建立一个简单的，具有成本效益的桌面宇宙射线探测器的教育和研究目的。
2021-06-16 hep-ex physics.ins-det
Characterization of Multianode Photomultiplier Tubes for use in the CLAS12 RICH Detector
我们提出了数百个Hamamatsu H12700多阳极光电倍增管（MaPMT）的详细研究结果，表征其响应的切伦科夫光子在第二个环形成像切伦科夫探测器，CLAS12升级的一部分，在杰斐逊实验室。研究的像素总数为25536。在激光测试装置的不同高电压和光强度下测量每个像素的单光电子谱。使用与第一个RICH探测器相同的专用前端电子器件，该设置允许我们表征每个像素的特性，例如增益，量子效率，相邻像素之间的信号串扰，并确定信号阈值以优化其探测切伦科夫光子的效率。最近发表的国家的最先进的数学模型，描述在低光条件下测量的光子探测器的响应函数，扩展到包括描述的串扰贡献的光谱。提取参数的数据库将用于最终选择MaPMT、其在新RICH检测器中的布置以及优化前端电子设备的操作设置。结果表明，H12700型光电倍增管的性能满足位置灵敏单电子探测器的要求。
2022-09-06 hep-ex nucl-ex 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
Silicon photomultiplier timing performance study
硅光电倍增器的许多特性可以随温度和工作电压而调节。我们提出了这两个操作参数的大有源区多像素光子计数器（MPPC）的时间分辨率的影响的研究的初步结果，由滨松制造。在-10 ℃、0 ℃和10 ℃下，在不同的偏置电压下进行测量。时间分辨率在低温和高过电压下最佳。最显著的改进可以在具有低数目的发射像素（<10个像素）的情况下实现。在所考虑的条件中，在最差和最佳情况之间观察到5倍的改善。在具有大量发射像素（>40个像素）的情况下，温度和操作电压的影响变得较小。定时性能仍然随着温度的降低而改善（~因子为2），但它几乎不依赖于工作电压。该研究表明，特别是在只有少数光子可用于检测的应用中，建议仔细优化温度和工作电压，以获得MPPC的最佳时序结果。
2010-06-21 nucl-ex physics.ins-det
Pixelated Geiger-Mode Avalanche Photo-Diode Characterization through Dark Current Measurement
像素化盖革模式雪崩光电二极管（PPD），通常被称为硅光电倍增器（SiPM），正在成为各种探测器中传统光电倍增管（PMT）的优秀替代品，特别是那些用于亚原子物理实验的探测器，其需要大量的测试和操作程序以实现所有器件的均匀响应。在本文中，我们表明两个PPD品牌，滨松MPPC和SensL SPM，暗噪声率，击穿电压和相关雪崩率可以推断出从暗电流作为工作电压的函数的唯一措施，从而大大简化了表征过程。我们引入了一个定制的电子系统，允许同时测量许多设备，从而允许以低成本快速测试和监测许多设备。最后，我们表明，Hamamastu多像素光子计数器（MPPC）的暗电流是相当独立的温度在恒定的工作电压，因此电流测量不能用来探测温度的变化。另一方面，MPPC电流可用于在DC模式下监控光源条件，而无需很强的温度稳定性，只要集成光源亮度与暗噪声率相当即可。
2013-12-02 physics.ins-det
Studies of the performance of different front-end systems for flat-panel multi-anode PMTs with CsI(Tl) scintillator arrays
我们已经研究了两种不同类型的前端系统的性能，我们的伽马相机的基础上滨松H8500（平板64通道多阳极PSPMT）与碘化铯（铊）闪烁体阵列。该阵列由64个$6\times6\times20{\rm mm}^3$像素组成，对应于H8500的阳极像素。其中一个系统是基于商业ASIC芯片，以读取每个阳极。其他的基于阳极之间的电阻性电荷分配器网络以减少读出通道。在这两个系统中，每个像素（6毫米）清楚地解决了泛场照射的$^{137}$ Cs。我们还研究了这些系统的能量分辨率，并显示了一些光电倍增管之间的电阻网络级联的大面积探测器的性能。
2005-10-25 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
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
Measurement of the energy and time resolution of a undoped CsI + MPPC array for the Mu2e experiment
本文描述了一个由未掺杂的CsI晶体制成的3 × 3阵列与大面积滨松多像素光子计数器耦合后的能量、时间响应和分辨率的测量。测量已进行使用的电子束的束流测试设施在弗拉斯卡蒂（罗马，意大利）的能量范围为80-120兆电子伏。在100 MeV处，用FWHM估计的测量能量分辨率为16.4%。由于原型的小尺寸，该分辨率由能量泄漏主导。通过拟合数字化信号的前沿并应用数字常数分数鉴别技术来重建时间。在100 MeV的时间分辨率约为110 ps。
2017-02-13 hep-ex physics.ins-det
Development and characterization of hybrid MCP-PMT with embedded Timepix4 ASIC used as pixelated anode
INFN, Division of Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；Dept. of Physics and Earth Science, University of Ferrara（费拉拉大学地球科学与物理学系）；EP Department, CERN（欧洲核子研究中心实验物理部）
该研究开发了一种基于Timepix4 ASIC的混合MCP-PMT探测器，实现了高空间和时间分辨率，用于单光子探测应用。
2026-02-02 physics.ins-det
Performance of VUV-sensitive MPPC for Liquid Argon Scintillation Light
日本滨松光子学公司（Hamamatsu Photonics K.K.）研制了一种新型的多像素光子计数器（MPPC），它对真空紫外光（波长λ < 150 nm）具有灵敏度。在早稻田大学低温实验室用液氮对新型MPPC的基本性能进行了测试。MPPC的击穿电压，电容和暗计数率的温度依赖性也进行了评估。此外，用241 Am α射线源对液氩（LAr）闪烁光（λ = 128 nm）的绝对光子探测效率（PDE）约为7%，不确定度为2%。基于这些基本的测量，新的MPPC的LAr探测器的暗物质搜索的可能应用进行了讨论。
2015-10-17 physics.ins-det
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
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
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
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
Characterisation of SiPM radiation hardness for application in hadron calorimeters at FAIR, CERN and NICA
硅光电倍增器（SiPM）具有对磁场不敏感、工作电压低、成本低、结构紧凑和机械耐用等优点，是强子量热计闪烁体光读出的理想选择。它们已成功地应用于CERN的NA 61的射弹旁观者探测器（PSD），并将很快应用于FAIR的CBM PSD和NICA的重离子碰撞实验BM@N的前向强子量能器（FHCAL）。SiPM应用的主要问题是它们由于高中子注量而退化，该高中子注量可以达到每年2 E11 neq/cm 2的实验操作。在NPI Rez的回旋加速器上对Ketek、Zecotek、Hamamatsu和Sensl制造商生产的SiPM进行了多次辐照试验，中子谱宽，总注量在5E 10 - 6 E12 neq/cm 2的宽范围内。基于暗电流对电压的依赖性、电容对电压和频率的依赖性以及对LED光对电压的响应，对所有SiPM进行详细表征。从这些测量中提取了SiPM的击穿电压、猝灭电阻、像素电容、增益和信噪比。讨论了这些参数随中子注量的变化规律。本文简要介绍了欧洲核子研究中心（CERN）配备辐照SiPM的PSD量能器组件在2 - 80 GeV/c质子束流扫描过程中的性能。
2020-01-28 hep-ex physics.ins-det
Scintillator counters with WLS fiber/MPPC readout for the side muon range detector (SMRD)of the T2K experiment
J-PARC的T2 K中微子实验使用一组近探测器来测量非振荡中微子束的性质和中微子相互作用截面。本文介绍了近探测器复合体的子探测器之一--侧面μ子距离探测器（SMRD）。该探测器的目的是帮助测量中微子能谱，识别背景和校准其他探测器。SMRD的有源元件由插入UA 1磁轭气隙的0.7 cm厚挤出闪烁体板组成。通过嵌入蛇形槽中的单个WLS光纤提供每个闪烁体板的读出。两个Hamamatsu多像素雪崩光电二极管（MPPC）耦合到WLS光纤的两端。这种设计使我们能够实现大于99%的高MIP检测效率。光输出为25-50 p.e./ MIP，时间分辨率约为1 ns，空间分辨率优于10 cm。
2009-04-29 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
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
A novel analog power supply for gain control of the Multi-Pixel Photon Counter (MPPC)
硅光电倍增管（SiPM）被认为是取代传统光电倍增管（PMT）的新型光电探测器。然而，击穿电压对环境温度的依赖性导致$\sim$ 3 $\% /^{\circ} \mathrm C$的增益变化。这严重限制了该装置在宽工作温度范围的实验中的应用，特别是在空间任务中。建立了多像素光子计数器（MPPC）增益随温度和偏置电压变化的实验装置。MPPC的增益和击穿电压对工作温度的依赖关系可以近似为线性函数，这与齐纳二极管的行为类似。击穿电压的测量温度系数为$(59.4 \pm 0.4$ mV）$/^{\circ} \mathrm C$。针对这一情况，设计了一种基于两个齐纳二极管和一个运算放大器的正温度系数模拟电源。在不同的输出电压下，所设计的电源的温度依赖性在63.65 ~ 64.61 mV/ $^{\circ} \mathrm C$之间。所设计的电源可以在$\sim$ 5~mV $/^{\circ} \mathrm C$的温度变化下对MPPC进行过电压偏置。当使用所设计的增益控制电源对MPPC进行偏置时，MPPC在2~V过电压下的增益变化从2.8 $\% /^{\circ} \mathrm C$减小到0.3 $\% /^{\circ} \mathrm C$。本文将讨论模拟电源在-42.7 $^{\circ}\mathrm{C}$到20.9 $^{\circ}\mathrm{C}$温度范围内的详…
2017-01-17 astro-ph.IM 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
Performance of newly constructed plastic scintillator barrel in the WASA-FRS experiments and evaluation of radiation damage effects on multi-pixel photon counter
本文开发了用于WASA-FRS实验的MPPC读出桶形塑料闪烁计数器，在2.5 GeV质子束实验中实现了45-75 ps时间分辨率，并在高计数率下保持稳定，同时量化了MPPCs的辐射损伤效应。
2025-07-14 nucl-ex 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
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
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
Development of an imager with high time resolution optical photon counter
针对亚毫秒级天体瞬变现象的多波段观测需求，本文介绍采用GAPD与KEK快速读出ASIC的IMONY光学单光子成像系统及其100 ns时间戳性能和初步评估。
2025-06-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Investigation of X-ray induced radiation damage at the Si-SiO2 interface of silicon sensors for the European XFEL
欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）的实验需要硅像素传感器，其可以承受高达1 GGy的X射线剂量。为了研究这些高剂量的X射线辐射损伤，<100><111>在DESY DORIS III同步加速器光源上用12 keV X射线辐照了由CiS和Hamamatsu两家供应商生产的基于具有晶体取向的高电阻率n型掺杂硅的MOS电容器和栅控二极管。使用电容/电导-电压，电流-电压和热介电弛豫电流测量，氧化物电荷和界面陷阱在Si-SiO2界面的表面密度，和表面电流密度已被确定为剂量的函数。结果表明，氧化物表面电荷密度和表面电流密度的剂量依赖性取决于晶体取向和生产者。此外，还研究了在100 kGy和100 MGy剂量下，X射线照射期间施加到MOS电容器和栅控二极管栅极的电压对氧化物电荷表面密度和表面电流密度的影响。研究发现，如果氧化层中的电场从SiO2表面指向Si-SiO2界面，则两者都强烈依赖于栅电压。最后，退火研究已在60和80度C的MOS电容器和栅控二极管照射到5 MGy和氧化物的电荷和表面电流的退火动力学确定。
2012-11-09 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
Characterization of more than three years of in-orbit radiation damage of SiPMs on GRBAlpha and VZLUSAT-2 CubeSats
本研究利用GRBAlpha和VZLUSAT-2立方星三年以上在轨数据，分析滨松S13360-3050 PE MPPCs辐射损伤特性，证明经2.5mm PbSb屏蔽的MPPCs可在LEO环境持续服役超三年，为其未来卫星应用提供依据。
2025-04-03 astro-ph.IM physics.ins-det
Preliminary results of the pixel characterization for the Crystal Eye, a new X and gamma-ray satellite detector for multi-messenger astronomy
随着2017年8月17日引力波事件的观测，多信使天文学时代已经开始。随着这一新的全景的开放，有必要拥有新的仪器和现有观测站的完美协调。水晶眼是一种探测器，旨在探索引力波的电磁对应物。中子星合并产生的这类事件与伽马射线暴（GRB）有关。目前，轨道上很少有仪器能够探测到能量范围从几十keV到几MeV的光子。这些仪器属于两种不同的旧观测概念：全天监视器（ASM）和望远镜。我们提出的探测器是一种交叉技术，水晶眼：一个宽视场天文台的能量范围从10 keV到10 MeV的像素化结构。探路者将于2022年与Space RIDER一起发射。我们在这里提出的第一个像素的表征的初步结果。
2020-12-10 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
X-ray Imaging Using a Hybrid Photon Counting GaAs Pixel Detector
在室温下研究了混合GaAs像素探测器作为X射线成像传感器的性能。这些混合电路包括300 μ m厚的GaAs像素探测器，倒装芯片键合到CMOS单光子计数芯片（PCC）。该芯片由64 x 64个相同的方形像素（170 μ m x 170 μ m）组成，总面积为1.2 cm**2。每个单元中的电子器件包括一个ADC、一个具有3位阈值调整的ADC和一个15位计数器。该探测器是由一个肖特基二极管的半绝缘LEC-GaAs体材料上处理的阵列。IV-characteristic和检测器偏置电压扫描表明，检测器可以在200 V左右的电压下工作。通过使用用于牙科诊断的标准X射线管拍摄各种对象的图像。还测定了信噪比（SNR）。这些成像系统的应用范围从医疗应用（如数字乳房X射线照相术或牙科X射线诊断）到非破坏性材料测试（NDT）。由于探测器和读出芯片分离，可以研究和比较不同的材料。
1998-12-21 physics.ins-det physics.med-ph
Calibrating the photometric performance of a high-time-resolution photon-counting imager for optical astronomy
针对高时间分辨率光子计数成像仪IMONY的光子计数过估问题，提出基于脉冲间隔指数分布的校准方法，并在3.8米望远镜上验证了星等与光子数的线性关系。
2025-06-19 astro-ph.IM physics.ins-det
