30Si Mole Fraction of a Silicon Material Highly Enriched in 28Si Determined by Instrumental Neutron Activation Analysis
阿伏伽德罗常数的最新测定是通过对高度富集28 Si的纯硅晶体中的原子进行计数来进行的，达到了基于普朗克常量重新定义千克所需的目标2x 10 -8相对不确定度。对富集硅材料的同位素组成的了解至关重要;它是通过同位素稀释质谱法测量的。在这项工作中，通过应用基于仪器中子活化分析的相对测量协议获得了30 Si摩尔分数的独立估计。30 Si同位素的量通过对经由中子俘获反应30 Si（n，γ）31 Si产生的放射性同位素31 Si的放射性衰变期间发射的1266.1keV γ光子进行计数来确定。x（30 Si）= 1.043（19）x10-6 mol mol-1与国际阿伏加德罗协调会目前采用的值一致。
2016-01-07 physics.chem-ph physics.ins-det
A Monte Carlo assessment of the spectral performance of four types of photon counting detectors
本研究详细阐述基于探测过程蒙特卡洛模型的探测器关键特性测定方法，并将其应用于四类实际光子计数探测器的光谱性能评估，可直接推导探测器完整统计特性。
2024-08-14 physics.ins-det physics.med-ph
A photon-counting detector for dual-energy breast tomosynthesis
我们提出了最近开发的光子计数双能乳腺断层合成硅条探测器的第一次评估。该探测器非常适合于具有高剂量效率和固有散射抑制的断层合成。提出了一种利用三维调制传递函数（MTF）测量基于探测器的系统空间分辨率的方法。测量结果与理论预期一致，可以看出，深度分辨率是以横向分辨率略有下降为代价的。这可能是一个合理的权衡，因为使用该系统采集的临床图像表明乳腺病变的显著性有所改善。光子计数探测器可实现具有电子光谱分裂的双能量减影成像。这提高了体模测量中碘的可检测性，并且发现探测器在典型的临床采集时间内稳定。能量分辨率的模型表明，通过优化探测器，进一步的改进是可以实现的。
2021-01-23 physics.ins-det physics.med-ph
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
SiPM used as fast Photon-Counting Module and for Multiphoton Detection
我们展示了快速计数和多光子探测能力的硅光电倍增管（SiPM）。在快速计数模式下，我们能够检测到两个连续的光子，其间隔仅为2.3 ns，对应于430 MHz。在T=-7摄氏度下，发现对于532 nm波长处的小光学强度的计数效率为约8.3%，暗计数率为50 kHz。使用SiPM在多光子探测模式，我们发现一个很好的信号歧视不同数量的同时检测到的光子。
2007-07-16 astro-ph physics.bio-ph physics.ins-det
Multispectral Photon-Counting for Medical Imaging and Beam Characterization
我们目前的状态，我们的项目开发的光子计数探测器的医学成像。一个示例性动机在于生产用于硼中子俘获治疗的监测和剂量测定装置，其目前不可商购。我们的方法结合了内部开发的探测器碲化镉或厚硅与读出芯片技术开发的粒子物理实验在欧洲核子研究中心。在这里，我们描述了我们的传感器的制造过程以及第一个原型组装的处理步骤。原型目前使用PSI46digV2.1-r读出芯片。还将讨论用于第一次测量的伴随读出电子链。最后，我们提出了一个先进的算法，我们开发的图像重建使用这样的光子计数探测器，重点硼中子俘获治疗。这项工作是在芬兰科学院RADDESS计划下，由赫尔辛基物理研究所、阿尔托大学、拉彭兰塔-拉赫蒂技术大学LUT和辐射与核安全管理局（STUK）的芬兰研究小组组成的联盟内进行的。保留字：固态探测器，X射线探测器，伽马探测器，中子探测器，强子治疗仪器，医学图像重建方法和算法。
2020-02-20 physics.ins-det physics.med-ph
Single-electron and single-photon sensitivity with a silicon Skipper CCD
我们已经开发出一种非破坏性的读出系统，使用厚，完全耗尽的电荷耦合器件（CCD）上的浮栅放大器，以实现0.068 e-rms/pix的超低读出噪声。这是第一次在稳定的大面积探测器上可重复地实现了数百万像素的离散子电子读出噪声。这允许精确计数每个像素中的电子数量，范围从具有0个电子的像素到超过1500个电子。由此产生的CCD检测器因此是超灵敏量热计。它还能够在光学和近红外区计数单光子。实现这种创新的非破坏性读出系统对CCD设计和制造的影响可以忽略不计，并且几乎立即有科学应用。作为一个粒子探测器，这款CCD将对低质量暗物质粒子和相干中微子-核散射具有前所未有的灵敏度，而天文学应用则包括未来对系外行星的直接成像和光谱学研究。
2017-05-31 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.IM
A photon counting reconstructive spectrometer combining metasurfaces and superconducting nanowire single-photon detectors
微光光谱学在荧光光谱学、激光雷达和天文观测等方面有着重要的应用。但由于测量时间长，限制了其在实时测量中的应用。本文提出了一种结合超颖表面和超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的光子计数重建光谱仪。在绝缘体上硅（SOI）衬底上制作了一个原型器件，并对其性能进行了表征。实验结果表明，在1500 nm ~ 1600 nm波长范围内，该装置可实现单色光的光谱重建，分辨率为2 nm。该器件在该波长范围内的探测效率为1.4% ~ 3.2%。实验研究了该光子计数重建光谱仪所需的测量时间，表明其在需要实时测量的场景中具有应用潜力。
2022-07-19 physics.ins-det physics.optics
Sine wave gating Silicon single-photon detectors for multiphoton entanglement experiments
硅单光子探测器（SPD）是探测可见光波段单光子的关键器件。在这里，我们提出了高探测效率的硅SPD专用于产生多光子纠缠的高频正弦波门控技术的基础上。通过拆解6个商用单光子计数模块，获得了硅单光子雪崩二极管（SPAD）组件。采用新的猝灭电子学，在785 nm波长处，SPD的平均探测效率从68.6%提高到73.1%。将这些正弦波选通SPD应用于四光子纠缠实验中，在不降低可见性的前提下，四倍符合计数率比原来的SPCM提高了30%.
2017-07-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
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
Background Rates in Several Hard X-Ray Photon Counting Pixel Array Detectors
研究了几种像素阵列探测器的背景速率，目的是在非常低的速率实验中（例如，信号速率<0.1/s/cm ^2）将它们用于>6 keV的硬X射线。在SPring-8的实验地面上，使用未屏蔽的0.75 mm厚CdTe传感器的探测器测得的本底事件率从6 keV低能级跃迁（LLD）阈值的0.4/s/cm ^2变化到75 keV LLD阈值的0.2/s/cm ^2。具有1 mm厚硅传感器的探测器的背景较小，对于3 keV阈值为约0.08/s/cm^2，在17 keV阈值下降至约0.07/s/cm^2。这些速率主要由陆地来源决定，例如混凝土中微量杂质发射的伽马射线，直接探测宇宙射线μ子（CRM）的贡献很小，<0.01/s/cm 2。15 mm的Pb屏蔽层将CdTe中的测量速率降低至< 0.05/s/cm 2，并且将1 mm硅中的测量速率降低至<0.02/s/cm^2。额外的处理，“时间切片”，如可以在低速率实验中使用的，其中背景可能是最有问题的，被示出为进一步降低背景速率，对于硅传感器降低到< 0.004/s/cm ^2，对于CdTe降低到0.002和0.02/s/cm ^2之间，其中CdTe的精确值敏感地取决于检测器阈值，以及重新触发的使用和/或双触发阈值的使用。本底率作为阈值，屏蔽和处理的函数。我们还讨论的幅度，和校正，检测器的动态范围的限制，可以引入的时间切片。最后，我们提出了一个使用时间切片…
2022-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A response matrix determined with a coincidence-based acquisition for correction of charge sharing spectral distortions in energy-resolved photon counting detectors
本文提出一种基于符合响应矩阵的模型无关方法，通过均匀辐照校准电荷共享概率，用于校正光子计数探测器中的电荷共享谱畸变，其性能接近聚类算法且抗噪声能力更强。
2025-08-28 physics.ins-det physics.med-ph
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
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
Silicon Photomultipliers for Orbital Ultra High Energy Cosmic Ray Observation
硅光电倍增器基本单元附加相机（SiECA）的发展提供了关于将SiPM用于未来宇宙射线探测系统的广泛信息。我们提出了传感器读出开发的技术方面，利用由Xilinx FPGA控制的Weeroc的Citiroc ASIC芯片来处理和封装来自四个64通道Hamamatsu MPPC S13361阵列的事件，生成128帧事件，积分时间为2.5ms（参数基于JEM-EUSO几何形状，但可以很容易地调整）。凭借单光子计数能力，SiECA证明SiPM是未来设备中取代多阳极光电倍增管的可行传感器，特别是当高亮度曝光可能对基于MAPMT的系统造成潜在损害时。补充的技术方面，计算和分析方法的传感器阵列表征和深度设备平场。与使用MAPMT的均匀偏置相比，通过通道提供通道偏置，使用MPPC阵列的操作参数的微调允许检测器和信号均匀性的实质性改进。
2019-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Optimal pulse processing, pile-up decomposition and applications of silicon drift detectors at LCLS
硅漂移探测器（SDD）彻底改变了地质学和牙科学等领域的光谱学。对于超快X射线自由电子激光（FEL）实验的一个子集，SDD可以做出重大贡献。通常，未知的光谱是有趣的，携带科学数据，或者背景测量有助于识别意外信号。许多测量仅涉及几个先验已知的离散光子能量，允许堆积和光谱光子计数的单事件分解。我们设计了一个脉冲函数，并证明了通过拟合获得每个脉冲的信号幅度和上升时间，从而消除了脉冲整形的需要。通过避免脉冲整形，数十纳秒的上升时间导致减少的脉冲堆积，并允许在光子分离时间下将剩余脉冲堆积分解到数百纳秒，同时产生精度为10纳秒的到达时间信息。波形拟合同时产生高能量分辨率和高计数率（比当前数字脉冲处理器高2个数量级）。结果表明，叠加谱拟合相对简单，优于叠加谱反褶积。我们开发了一个光子堆积的统计模型，恒定强度的源，扩展到可变强度的源（典型的自由电子激光），并用它来适应一个复杂的堆积光谱。随后，我们开发了贝叶斯堆积分解方法，该方法允许以99%的准确度从6条单色线分解具有多达6个光子的单个事件的堆积。SDD的实用性将持续到X射线自由电子激光科学时代。他们的继任者ePixS混合像素探测器已经提供了数百个像素，每个像素都具有与SDD相似的性能，并且具有紧凑，坚固和实惠的封装
2019-03-19 physics.data-an physics.ins-det
Cosmogenic activation of silicon
通过宇宙射线粒子与硅的相互作用产生的$^{3}$ H、$^{7}$ Be和$^{22}$ Na会在用于搜寻稀有事件的探测器中产生放射性背景。通过用模拟宇宙射线中子谱的中子束对硅CCD和晶片进行受控辐照，然后进行直接计数，我们确定了海平面上宇宙射线中子的产生率，对于$^{3}$ H为（$112 \pm 24$）原子/（kg天），对于$^{7}$ Be为（$8.1 \pm 1.9 $）原子/（kg天），对于$^{22}$ Na为（$43.0 \pm 7.1 $）原子/（kg天）。补充这些结果与目前最好的估计激活截面的宇宙射线粒子以外的中子，我们得到的总海平面宇宙射线产生率（$124 \pm 24$）原子/（千克天）的$^{3}$ H，（$9.4 \pm 2.0 $）原子/（千克天）的$^{7}$ Be，（$49.6 \pm 7.3 $）原子/（千克天）的$^{22}$钠。这些测量将有助于限制背景估计，并确定在宇宙背景影响下一代稀有事件搜索的灵敏度之前，硅基探测器在探测器制造期间可以保持未屏蔽的最长时间。
2020-11-22 astro-ph.CO nucl-ex physics.ins-det
High detection efficiency silicon single-photon detector with a monolithic integrated circuit of active quenching and active reset
硅单光子探测器（SPD）是用于探测可见光波长范围内的单光子的关键器件。光子探测效率（PDE）是硅SPD最重要的参数之一，并且在许多应用中高度要求提高PDE。本文提出了一种用有源猝熄和有源复位单片集成电路（AQAR）提高硅SPD偏微分方程的实用方法。AQAR集成电路是针对高击穿电压（250-450 V）的厚硅单光子雪崩二极管（SPAD）设计的，采用高压0.35- $μ$ m双极CMOS-DMOS工艺制作而成。AQAR集成电路实现了~ 68 V的最大过渡电压，30 ns的猝灭时间和10 ns的复位时间，这可以很容易地通过将过量偏置调节到足够高的水平来将PDE提升到上限。利用AQAR集成电路，我们设计并表征了两个单光子探测器，其SPAD是从商业产品的单光子计数模块（SPCM）上拆卸下来的。与原始SPCM相比，在785 nm处，PDE值分别从68.3%增加到73.7%和69.5%增加到75.1%，暗计数率和后脉冲概率适度增加。我们的方法可以有效地提高性能的实际应用需要硅SPD。
2020-11-19 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
UVSiPM: a light detector instrument based on a SiPM sensor working in single photon counting
UVSiPM是一种光探测器，用于测量320-900 nm波长范围内的电磁辐射强度。它是在应科院项目的框架内开发的，该项目的主要目标是为切伦科夫望远镜阵列设计和建造一个端到端的小型望远镜原型。UVSiPM仪器由多像素硅光电倍增管探测器单元和用于计算机连接的磁盘仿真器接口卡组成，该探测器单元耦合到以10纳秒双脉冲分辨率的单光子计数模式工作的电子链。UVSiPM的探测器组件与应科院原型焦平面上构成相机的探测器组件属同一种类。最终，UVSiPM仪器可以配备准直器以调节其角孔径。UVSiPM具有独特的特性，可以在实验室和现场进行多次测量，从而可以对应科院的原型进行绝对校准。
2013-05-13 astro-ph.IM 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
The Pixel Luminosity Telescope: A detector for luminosity measurement at CMS using silicon pixel sensors
本文介绍了一种用于 CMS 实验的硅像素亮度探测器，通过在 40 MHz 下统计三平面击中事件测量每束团瞬时亮度，并详细报告了其在 LHC Run 2 期间的运行性能及 Run 3 的准备情况。
2023-08-01 hep-ex physics.ins-det
BlueSTEAl: A pair of silicon arrays and a zero-degree phoswich detector for studies of scattering and reactions in inverse kinematics
本文开发了由环形硅阵列和零度phoswich探测器组成的BlueSTEAl系统，用于逆运动学中放射性离子束的散射与反应研究，具备同位素分离与高计数率粒子鉴别能力。
2023-07-28 nucl-ex physics.ins-det
A SiPM photon-counting readout system for Ultra-Fast Astronomy
很少有工作已经做了搜索在毫秒到纳秒制度的天体物理瞬态光发射具有显着的灵敏度。我们称之为“超快天文学”，或UFA。为了在尽可能短的时间尺度上调查瞬态，我们开发了我们自己定制的读出系统的硅光电倍增器（SiPM）为基础的UFA相机，用于传统的天文望远镜。SiPM，可在阵列封装成像领域，能够在可见光波长范围内的时间标记的单光子检测。我们的读出系统由16个通道的14位数据记录。每个通道包括一个50 dB增益前置放大器、信号整形电路、模拟前端、模数转换器和一个用于数据记录的Xilinx UltraScale+现场可编程门阵列多用途片上系统（FPGA-MPSoC）板。我们表明，我们的系统成功地读出的数据从SiPM在16 ns的时间间隔，每通道的最大功耗为300 mW，并能够执行并发16通道读出。
2022-03-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Properties of GaAs:Cr-based Timepix detectors
由于单光子计数，混合像素探测器技术为X射线成像带来了高空间分辨率的低噪声水平。然而，硅作为最广泛的探测器材料对能量超过30 keV的光子略微敏感。这就是为什么近年来，砷化镓和碲化镉等硅的高Z替代品越来越引起社会对X射线成像系统发展的关注。在这项工作中，我们提出了我们的调查结果的Timepix探测器凸点键合由砷化镓补偿铬（GaAs：Cr）制成的传感器。从实际的角度来看，最重要的属性：IV特性，电荷传输特性，操作稳定性，均匀性，温度依赖性以及能量和空间分辨率被认为是。这些探测器的光谱X射线成像的适用性进行了讨论。
2017-12-09 physics.ins-det
A High-Granularity Proton CT Enhanced by Track Discrimination
本文提出一种集成硅像素跟踪系统与量热式射程望远镜的高粒度质子CT架构，利用Bortfeld拟合和CNN进行径迹甄别，在模拟中实现亚毫米空间分辨率和低于1%的RSP精度，并支持超低剂量成像，为质子治疗实时图像引导提供可扩展方案。
2025-08-16 physics.ins-det physics.med-ph
Application of SOI Area Detectors to Synchrotron Radiation X-ray Experiments
科索沃能源公司光子厂已开始应用采用绝缘体上硅技术的新探测器。这个项目有两个目的。第一个目的是研制一种可用于同步辐射软X射线实验的脉冲计数型X射线探测器。二是将日本理研、SOPHIAS公司开发的SOI面探测器应用于光子工厂的X射线衍射和小角散射实验。在本文中，我们介绍了我们的项目的现状。
2015-07-28 physics.ins-det
Sub-nanosecond time resolution detector based on APD for Synchrotron Radiation ultrafast experiments
同步辐射光源能产生超短脉冲、纳秒周期的强X射线。这为时间分辨实验提供了机会。普通探测器很难实现更高的计数率和更快的到达时间。但是基于硅的雪崩光电二极管（APD）具有大的有效面积（例如，10 mmx 10 mm @ Perkin-Elmer Inc.）由于时间分辨率好、噪声低、面积大，可以满足要求，我们研究了具有APD的高计数率和纳秒时间分辨率的探测器。探测器的快速放大器设计为增益约60 dB（1000）。该放大器包括三个阶段的射频放大器使用MAR 6+芯片5仔细控制电路振荡。为了提高前置放大器的性能，采取了一些措施，如在射频芯片之间采用电阻网，高压电路与射频芯片隔离等。与APD传感器配合使用时，时间分辨率可达1 ns半高宽以下。
2015-11-04 physics.ins-det
High-speed phonon imaging using frequency-multiplexed kinetic inductance detectors
我们提出了一种利用耦合到一个单一的传输线的频率复用超导谐振器阵列的声子在硅片中的传播测量。电子读出允许完全同步的阵列采样，每谐振器带宽为1.2 MHz，允许子$μ$ s阵列成像。这项技术成就在各种低温应用中可能至关重要，包括单光子计数，量子计算和暗物质搜索。
2010-06-18 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Defocused travelling-fringes in scanning triple-Laue x-ray interferometry
用分晶三层劳厄X射线干涉仪测量硅晶格参数是实现原子数千克化的关键步骤。由于测量精度接近九位有效数字，因此需要干涉仪操作的可靠模型来量化或排除系统误差。本文从理论和实验两方面研究了离焦（分束器到反射镜的距离和分析器到反射镜的距离之差）对干涉条纹相位和晶格参数测量的影响。
2021-04-13 physics.ins-det physics.optics
Full Characterization of the First 1 Inch Industrial Prototype of a New Concept Photodetector
本研究介绍了新型光探测器VSiPMT的设计思路，即采用硅光电倍增管替代传统光电倍增管的打拿极链，同时呈现了滨松光子学制造的1英寸工业原型的全面表征结果，验证了其低功耗、优光子计数等优异性能。
2017-06-19 hep-ex physics.ins-det
Muon Counting using Silicon Photomultipliers in the AMIGA detector of the Pierre Auger Observatory
AMIGA（Auger Muons and Infill for the Ground Array）是皮埃尔·俄歇天文台（Pierre Auger Observatory）的升级版，旨在扩大其探测能量范围，并直接测量宇宙射线初级粒子簇射的μ子含量。该阵列将由地表水-切伦科夫探测器与用于μ子计数的掩埋闪烁计数器组成。每个计数器由三个闪烁模块组成，每个模块具有10 m $^2$检测面积。本文介绍了新一代光电探测器，用硅光传感器（又名光电倍增管）代替现有的多像素光电倍增管（PMT）。SiPMs）。解释了新器件及其前端电子器件的选择。详细介绍了计数系统的校准方法，保证了探测器的性能。这种方法的优点是能够在遥远的地方进行，例如部署探测器的地方。高效率的结果，即98%的效率为最高的测试过电压，结合低概率的意外计数（$\sim$ 2%），显示了一个有前途的性能，为这个新的系统。
2017-10-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of a commercially available large area, high detection efficiency single-photon avalanche diode
我们表征了一种新的商业，背照式穿通硅单光子雪崩光电二极管（SPAD）SAP 500（激光元件。Inc.），以盖革模式操作，用于光子计数。我们表明，对于这种传感器的暗计数，检测效率，afterpulsing，过电压和工作温度之间存在显着的相互作用，有时需要一个精心的优化为特定的应用程序。我们发现，一个大的平坦的平台的敏感区域的直径约为0.5毫米，峰值量子效率为73%，在560 nm和定时精度下降到150 ps的半高宽是该SPAD的主要特点。
2013-11-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
TID-Effect Compensation and Sensor-Circuit Cross-Talk Suppression in Double-SOI Devices
我们正在开发用于各种应用的双绝缘体上硅（DSOI）像素传感器，例如用于高能实验。DSOI器件的性能进行了评估，包括总电离损伤（TID）的影响补偿晶体管中使用的测试元件组（TEG）高达2 MGy和集成型传感器高达100 kGy。在这篇文章中，成功的TID补偿像素ASD读出电路显示高达100 kGy的DSOI计数型传感器的应用。DSOI中的串扰抑制正在被评估。这些结果表明，DSOI传感器可应用于未来的高能实验，如BELLE-II实验或ILC实验。
2015-07-24 physics.ins-det
Energy-resolved detection of single infrared photons with λ = 8 μm using a superconducting microbolometer
本文报道用超导热电子微测辐射热计探测λ = 8 μm的单光子。传感元件是一个钛过渡边缘传感器，体积约为0.1 μm^3，制作在硅衬底上。泊松光子计数统计，包括3个光子的同时检测进行了观察。光子数峰的宽度为0.11 eV，光子能量的70%，在50-100 mK。这是迄今为止报道的超导设备的最佳数字之一。这样的设备可以适用于整个中红外甚至远红外的单光子量热光谱。
2012-07-20 astro-ph.IM physics.ins-det
High dynamic range CdTe mixed-mode pixel array detector (MM-PAD) for kilohertz imaging of hard x-rays
描述了一种硬X射线、高速、高动态范围科学X射线成像仪。该成像仪是基于混合模式像素阵列探测器（MM-PAD）读出芯片耦合到一个750微米厚的碲化镉（CdTe）传感器。完整的成像器是MM-PAD传感器/读出芯片混合体的2 x 3平铺阵列。与硅传感器相比，CdTe提高了对高能X射线的检测，使高效的X射线成像扩展到>100 keV。该探测器能够进行1 kHz成像，像素内电路的设计允许井深大于4 x 10^{6} 80 keV x射线。电荷积分前端允许超出光子计数探测器能力的高通量X射线图像的定量测量。探测器的性能进行了总结和实验测量。
2020-06-09 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
Coincidence detection of spatially correlated photon pairs with a monolithic time-resolving detector array
我们展示了符合测量的空间纠缠光子通过一种新型的基于多像素的检测阵列。所采用的传感器是一个全数字8 $\times$ 16硅光电倍增器阵列，不仅允许光子计数，但也到达光子的分辨率为65 ps的每像素时间戳。连同500 kfps的帧速率，这个属性超过了传统的电荷耦合器件相机的能力，已经成为越来越多的兴趣，用于检测横向相关的光子对。该传感器用于测量自发参量下转换产生的各种非共线纠缠光子的二阶关联函数。实验结果与理论进行了比较。
2016-12-16 physics.ins-det physics.optics quant-ph
A new generation photodetector for astroparticle physics: the VSiPMT
VSiPMT（真空硅光电倍增器管）是我们为革命性光子探测器提出的创新设计。其主要思想是用SiPM（G-APD）代替PMT的经典倍增极链，后者充当电子检测器和放大器。其目的是使光电阴极的大灵敏区域与SiPM技术的性能相匹配。VSiPMT具有许多吸引人的功能。特别地，低功耗和优异的光子计数能力。为了证明这一想法的可行性，我们首先测试了一种特殊的非窗口SiPM（MPPC）的电子探测器和电流放大器的性能。由于这一结果，滨松实现了两个VSiPMT工业原型。在这项工作中，我们提出了一个完整的VSiPMT原型表征的结果。
2014-07-17 hep-ex physics.ins-det
Spectroscopic measurements and models of energy deposition in the substrate of quantum circuits by natural ionizing radiation
本文通过超导微谐振器在毫开尔文环境下对硅基底中的天然电离辐射进行光谱测量，发现背景光谱与基于陆地伽马射线和宇宙射线模型的预测高度吻合，并提出了减轻辐射对量子电路影响的途径。
2024-10-11 physics.ins-det quant-ph
Segmented readout for Cherenkov time-of-flight positron emission tomography detectors based on bismuth germanate
针对BGO混合材料在TOF PET中因切伦科夫光与闪烁光混合检测导致的定时展宽问题，提出通过对耦合单晶的SiPM像素进行分段读出，利用多时间戳和光子计数提供时间光子密度以有效分类事件，为医学成像等领域带来新机遇。
2024-10-16 physics.ins-det physics.med-ph
Compact all-fiber polarization-independent up-conversion single-photon detector
我们展示了一个紧凑的全光纤偏振无关的上转换单光子探测器的基础上集成的反向质子交换周期性极化的锂离子交换波导。随机偏振信号的水平和垂直偏振分量被光纤耦合偏振分束器分离，发射到两个正交偏振的保偏光纤，并被取入同一器件上的两个相邻的独立波导。然后，来自两个波导通道的上变频输出与多模光纤组合器组合，并由硅检测器检测。在此结构下，实现了1.55 μ m处的偏振无关单光子计数，系统探测效率为29.3%，暗计数率为1600计数/s，偏振相关损耗为0.1dB。这种紧凑的全光纤系统具有很强的鲁棒性，在实际的量子密钥分发系统中具有很大的应用潜力。
2019-03-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Large-Area Superconducting Nanowire Single-Photon Detector with Double-Stage Avalanche Structure
提出了一种新型的超导纳米线雪崩光电探测器（SNAP）的设计方案，该方案结合了多级雪崩SNAP降低雪崩电流I_AV和串联SNAP减少复位时间的优点。作为原理的证明，我们在单个硅芯片上制造了800个具有大检测面积（15 μ m * 15 μ m）的器件和五种不同的设计用于比较，这些设计包括标准SNSPD、系列3-SNAP和我们改进的具有双级雪崩结构的系列SNAP 2*2-SNAP、2*3-SNAP和3*3-SNAP。前三种类型的检测器表现出完全饱和的设备检测效率约为20%，而后两种类型的闩锁在较大的偏置电流。此外，2*2-SNAP的I_AV仅为开关电流I_SW的64%，低于串联3-SNAP（74%）并且远低于其他地方报道的4-SNAP（84%）。我们还测量到，由于没有外部扼流圈电感，探测器的指数衰减时间与（1/n）^2成正比。特别是，与标准SNSPD的63.2 ns相比，3*3-SNAP的衰减时间仅为0.89 ns，显示出达到GHz计数率的潜力。
2016-12-17 physics.ins-det
Intensified optical camera with Timepix4 readout
Amsterdam Scientific Instruments（阿姆斯特丹科学仪器）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Florida International University（佛罗里达国际大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
基于Timepix4芯片的增强型光学相机实现了亚纳秒级时间分辨单光子成像，显著提升了时间精度和数据吞吐量。
2025-12-18 physics.ins-det physics.optics
X-ray characterization of BUSARD chip: A HV-SOI monolithic particle detector with pixel sensors under the buried oxide
本文介绍了一种用于电离粒子探测的专用集成电路（ASIC）BUSARD的设计。ASIC是一种单片有源像素传感器，采用高压绝缘体上硅（HV-SOI）工艺制造，该工艺允许在掩埋氧化物（BOX）下方制造掩埋N+扩散作为标准工艺步骤。芯片的第一个版本BUSARD-A利用这种掩埋扩散作为电离粒子传感器。它包括一个13个$\times$ 13像素的小阵列，间距为$80\,μ$ m，每个像素具有一个带有电荷放大器的埋置扩散区，具有偏移调谐和数字处理。探测器具有多种操作模式，包括粒子计数和超阈值时间（ToT）。进行探测器的初始X射线表征，获得若干脉冲高度和ToT谱，然后将其用于执行装置的能量校准。钼$\mathbf{K_α}$发射通过使用模拟脉冲输出测量ENC的标准偏差为$127\,e^{-}$，通过使用ToT数字输出测量ENC的标准偏差为$276\,e^{-}$。ToT模式下的分辨率由像素间的变化决定。
2021-12-06 physics.ins-det
Luminometer for the future International Linear Collider - simulation and beam test results
LumiCal将是拟议中的国际直线对撞机（ILC）国际大型探测器的光度量热计。ILC物理程序要求在GigaZ模式下运行时以10 e-3或10 e-4量级的相对精度测量积分亮度。亮度将通过计数在相互作用点的相对侧对称放置的两个量热计模块中同时发生的巴巴散射事件来确定。为了实现这些目标，量热计的能量分辨率必须在高能量下优于1.5%。LumCal被设计为30层取样量热计，钨作为被动材料，硅作为主动材料。使用Geant 4软件框架的蒙特卡罗模拟已用于识别对能量分辨率产生不利影响的设计元素，并在不损失统计数据的情况下对其进行校正。BeamCal覆盖的极角小于LumCal，将用于光束调谐、光度优化和高能电子探测。其次，原型的传感器和两个探测器的电子设备进行了评估，在光束测试，其结果也在这里。
2011-11-22 physics.ins-det
Characterization of an MPPC-Based Scintillator Telescope and Measurement of Cosmic Muon Angular Distribution
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本研究基于MPPC与闪烁体耦合设计高灵敏度光学探测系统，通过三重重合望远镜测量宇宙μ子角分布，验证了MPPC在高能物理中的应用效果。
2026-02-21 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Large active-area superconducting microwire detector array with single-photon sensitivity in the near-infrared
研究提出首个8像素1 mm²超导微线单光子探测器阵列，采用WSi和MoSi薄膜制备，在1064 nm波长下实现单光子敏感性和饱和内部探测效率，为大面积暗物质搜索及物理实验器件提供了可行途径。
2023-03-19 physics.ins-det
A high sensitivity Cherenkov detector for Prompt Gamma Timing and Time Imaging
本文提出并验证了一种基于切伦科夫的高灵敏度瞬发伽马探测器TIARA，用于粒子治疗实时监测。实验表明，该探测器在有限PG计数下实现了优异的时间分辨率和毫米级质子射程灵敏度，为治疗实时监控提供了概念验证。
2023-09-07 physics.ins-det physics.med-ph
A 24-Channel Ultra-Low-Noise Preamplifier for dN/dx Measurements with Drift Tube Detectors
University of Michigan（密歇根大学）
本文提出了一种24通道超低噪声前置放大器，用于漂筒探测器中的dN/dx测量，通过三阶段放大拓扑结构和SiGe晶体管，实现了高分辨率信号放大和读出，达到了21.11 mV/fC的电荷增益、542 MHz的带宽和47.8 dB的电压增益，验证测试显示其等效噪声电荷为0.14 fC，信噪比为73，适用于未来高能物理实验。
2026-05-20 physics.ins-det
The SiFi-CC detector for beam range monitoring in proton therapy -- characterization of components and a prototype detector module
该研究针对质子治疗实时监测，设计优化了SiFi-CC探测器组件并构建原型，测试获得33.38毫米位置分辨率和7.73%能量分辨率，验证了探测器可行性。
2023-06-19 physics.ins-det
