Ce:LaBr$_3$ crystals with SiPM array readout and temperature control for the FAMU experiment at RAL
由1/2英寸Ce:LaBr 3晶体制成的紧凑型X射线探测器,具有SiPM阵列读出功能,已为RIKEN-RAL的FAMU实验开发,用于难以进入的仪器区域。由于Ce:LaBr 3的高光子产率,可以使用基于CAEN V1730数字转换器的简单读出方案,而无需专用的放大级。采用CAEN A7885 D温度反馈稳压电源芯片校正了SiPM增益随温度的漂移。能量分辨率(FWHM)在137 Cs峰处约为3:5%,在57 Co峰处约为9%。
2020-03-19 physics.ins-det
Calibration of a Highly Granular Hadronic Calorimeter with SiPM Readout
一个高度颗粒强子量能器(HCAL)的基础上的闪烁体瓦与硅光电倍增器(SiPMs)的个人读出已建成的CALICE合作,并已在粒子束在欧洲核子研究中心进行了广泛的测试。7608 SiPM耦合到约1立方米大型量热计中的闪烁体瓦片,允许对这些器件在不同电压和温度下的行为及其饱和行为进行大样本研究。我们还详细研究了μ子和强子束中量热计信号的温度依赖性。讨论了用μ子校准全量热计的问题。此外,一种新的方法,用于校准和探测器的研究,使用最小电离轨道段强子簇射,进行了探索。
2008-11-14 physics.ins-det
Application of large area SiPMs for the readout of a plastic scintillator based timing detector
在这项研究中,八个6 mm x 6 mm面积的SiPM阵列耦合到长塑料闪烁体计数器的末端,该计数器在CERN PS暴露于2.5 GeV/c μ子束。研究了尺寸为150 cm x 6 cm x 1 cm和120 cm x 11 cm x 2.5 cm的棒的定时特性。基于新型低输入阻抗电流传输器的8通道SiPM阳极读出ASIC(MUSIC R1)被用来独立地读出和放大SiPM,并在最后对信号求和。根据这些结果,展望了在时间分辨率低于100 ps的大尺度粒子物理探测器中的应用前景。
2017-12-16 physics.ins-det
First Demonstration of the Use of LG-SiPMs for Optical Readout of a TPC
介绍了一种基于线性渐变硅光电倍增器(LG-SiPM)的时间投影室(TPC)光学读出的新方法。这是一个单光子敏感探测器,具有出色的定时和2D位置分辨率,由Fondazione Bruno Kessler,Trento(FBK)开发。LG-SiPM产生时变电压信号,用于重建TPC内部产生的电离轨迹的3D位置和能量。在这项工作中使用的TPC包含在100毫巴的压力下的室温CF $_4$气体,具有两个THGEM以产生二次闪烁光。准直的$^{241}$ Am源(Q $_α$ = 5.486 MeV)用于产生电离径迹。这些轨道的成功重建被证明,并通过不同的TPC内的轨道的几何特征的方法的一致性。能量重建和沉积的研究也进行了描述,证明了LG-SiPM作为一个潜在的选择光学TPC读出的可行性。
2020-12-14 physics.ins-det
A high resolution scintillating fiber tracker with SiPM readout
提出了一种新型的模块化高分辨率带电粒子跟踪探测器设计,该探测器采用直径为$250μm$的圆形扩散光纤和SiPM阵列进行读出。纤维模块由8层128根纤维组成,通过碳纤维/ Rohacell泡沫结构进行机械稳定。使用直径为$300μm$和两种类型的硅光电倍增器的双折射光纤的原型已于2006年10月下旬在欧洲核子研究中心的T9 PS束线上在$10GeV$质子束中进行了测试。我们提出了测量的空间分辨率,效率和信噪比为这种设置。这种跟踪器概念的优点是具有低材料预算的紧凑和模块化设计,并且取决于硅光电倍增管的质量,只有很少或没有冷却要求。
2007-03-15 physics.ins-det
Studies of Scintillator Tiles with SiPM Readout for Imaging Calorimeters
具有闪烁体读出的成像强子量能器使用由硅光电倍增器单独读出的小闪烁体瓦片,以实现未来对撞机探测器的复杂重建算法所需的必要粒度。对于CALICE模拟HCAL新的第二代原型,正在制造具有嵌入式波长偏移光纤和来自CPTA的新光子传感器的3 mm厚闪烁体瓦片。蓝敏感SiPM的可用性还允许光子传感器与瓷砖的无光纤耦合,这是一种需要修改几何形状以实现高度响应均匀性的技术。我们讨论的结果,从测试台和测试光束测量不同的闪烁体瓷砖的几何形状,以及光子传感器的光纤耦合的前景。
2010-08-14 physics.ins-det
Direct Coupling of SiPMs to Scintillator Tiles for Imaging Calorimetry and Triggering
最近可用的蓝色敏感硅光电倍增器允许直接读出蓝色发光塑料闪烁体瓦片,而不使用波长偏移光纤。这种没有光导的直接读出瓦片对于在使用大量单个单元的高度颗粒量热计中以及在需要非常紧凑的设计的其他应用中的使用是有吸引力的。然而,在这种情况下,总信号幅度和响应的均匀性可能是有问题的。我们已经开发了一种扫描装置,以调查与SiPM读出闪烁体瓷砖的响应详细。它被用来开发优化的闪烁体瓷砖几何形状的高度颗粒强子量热法在未来的对撞机和调查的可行性的SiPM读出触发的ATLAS ALFA光度探测器。我们报告与专门的闪烁体瓷砖的几何形状所获得的结果,讨论直接耦合SiPM读出的ATLAS ALFA触发瓷砖所获得的第一个结果,并介绍在实验中的应用,研究强子簇射的时间结构的光纤读出。
2010-11-23 physics.ins-det
Plastic scintillator detector with the readout based on an array of large-area SiPMs for the ND280/T2K upgrade and SHiP experiments
塑料闪烁体探测器在粒子物理实验中已广泛应用了几十年。大规模检测器通常被布置为交错的长条阵列,其通过飞行时间测量提供快速触发信号和/或颗粒识别。闪烁光由耦合到每个棒的两端的光电传感器收集。在这篇文章中,我们提出了我们的研究,用大面积硅光电倍增器(SiPMs)阵列直接取代常用的真空光电倍增管(PMT)。直接耦合到闪烁体块体的SiPM阵列相对于PMT具有明显的优点:紧凑性、机械鲁棒性、高PDE、低操作电压、对磁场不敏感、低材料预算、省略光导的可能性。在这项研究中,八个6 × 6 mm 2面积SiPM的阵列耦合到塑料闪烁体棒的末端,长度为1.68 m和2.3 m。8通道SiPM阳极读出ASIC(eMUSIC)用于各个SiPM的信号的读出、放大和求和。在CERN PS实验束流中研究了一个大型探测器原型的时序特性。该技术被用于J-PARC的ND 280/T2 K II升级的ToF系统和CERN SPS的SHiP实验的定时检测器。
2019-01-23 physics.ins-det
Multichannel SiPM test readout system for gamma-ray measurements with monolithic inorganic CeBr_{3}
本研究设计了一种多通道SiPM测试读出系统,用于测量CeBr3晶体的伽马射线能量分辨率和探测效率,通过不同放射源和晶体厚度的实验验证其性能。
2025-12-12 physics.ins-det
Online control of the gain drift with temperature of SiPM arrays used for the readout of LaB$_3$:Ce crystals
LaB $_3$:Ce晶体已被引入用于医学物理中的辐射成像,具有光电倍增管或单个SiPM读出。采用来自不同生产商的1/2”和1”LaBr 3:Ce晶体进行R-D,以实现具有SiPM阵列读出的紧凑型大面积探测器(高达几cm $^2$面积),旨在实现高的光产额、良好的能量分辨率、良好的探测器线性度和对低能X射线的快速时间响应。在RIKEN-RAL μ子设施的FAMU项目中发现了一个自然的应用,该项目旨在精确测量质子Zemach半径,以解决所谓的“质子半径之谜”,这是由最近在PSI测量质子电荷半径引发的。目标是探测130 keV左右的特征X射线。在医学物理中可以预见其他应用,例如PET和伽马射线天文学。一个限制因素是SiPM阵列的增益随温度的漂移,这使得探测器的FWHM能量分辨率变差。为解决这一问题,开发了基于CAEN A7585数字电源的定制NIM模块。将介绍来自Advansid、Sensl、Hamamatsu的SiPM阵列增益漂移随温度的校正测试结果。对于典型的LaBr $_3$:Ce晶体,在$^{137}$ Cs峰处,使用Hamamatsu S13461阵列获得了优于3%的能量分辨率。这与用PMT获得的最佳可用结果相比很好。
2022-10-05 physics.ins-det
A Scintillating Fiber Tracker With SiPM Readout
我们提出了一个原型的第一个跟踪探测器组成的250微米薄的光纤和硅光电倍增器(SiPM)阵列。该探测器采用模块化设计,每个模块由两个100微米薄碳纤维蒙皮之间的10 mm Rohacell泡沫机械支撑结构组成。支撑结构的顶部和底部都粘有五层增强纤维。具有250微米的通道间距的SiPM阵列被放置在光纤前面。我们展示了使用Bicron BCF-20和Kuraray SCSF-81 M型多包光纤的第一个模块原型的结果,这些光纤由FBK-irst/INFN Perugia的新型32通道SiPM阵列以及Hamamatsu生产的32通道SiPM阵列读出。空间分辨率为88微米± 6微米,平均探测光子数为10个/最小电离粒子。
2008-12-02 physics.ins-det
Development of a very low-noise cryogenic pre-amplifier for large-area SiPM devices
硅光电倍增器(SiPMs)是发展大面积光传感器的理想材料。基于SiPM的大型探测器需要低噪声前置放大器,以最大限度地提高传感器和读出电子器件之间的信号耦合。本文报道了一种低温下对单光子信号敏感的低噪声跨导放大器的研制。放大器用于读出信噪比超过40的1 cm $^{2}$ SiPM。
2017-11-03 physics.ins-det
Detection of low-energy X-rays with 1/2 and 1 inch LaBr3:Ce crystals read by SIPM arrays
LaBr 3:Ce晶体,具有光电倍增管或单个SiPM读出(高达3x 3 mm $^2$),已被引入用于医学物理中的辐射成像。采用来自不同生产商的1/2”和1”LaBr 3:Ce晶体进行研发,以实现具有SiPM阵列读出的紧凑型大面积探测器(高达几cm $^2$面积),旨在实现高光产额、良好的能量分辨率、良好的探测器线性度和低能量X射线的快速时间响应。该研究由RIKEN-RAL μ子设施的FAMU实验引发,旨在精确测量质子Zemach半径,以解决所谓的“质子半径之谜”。目标是探测130 KeV左右的特征X射线。可以预见的其他应用是国土安全和$γ$射线天文学。基于CAEN V1730 FADC直接读取结果,无需扩增阶段。在Cs的$^{137}$峰,能量分辨率高达$\sim 3 \%$,获得使用的读出与Hamamatsu SiPM阵列。这些结果与用PMT读数获得的最佳可用结果进行了比较。
2022-02-17 physics.ins-det
Temperature Dependence of the Time Resolution in a SiPM-Readout Plastic Scintillator for Cosmic-Ray Applications
针对宇宙线探测中SiPM读出塑料闪烁体性能受温度影响的问题,构建TOF原型开展控温测试,验证其在-20至20℃范围内可实现稳定的160ps最优时间分辨率。
2025-11-13 physics.ins-det
Exploration of optimized front-end readout circuit for time measurement of large-area SiPM arrays
本文针对TRIDENT深海中微子望远镜需求,在180 nm CMOS工艺下研究并优化了四种面向大面积SiPM阵列的读出电路架构,实现单光子时间分辨率约260 ps FWHM、阵列时间抖动小于500 ps FWHM且功耗低于7 mW/通道,满足TRIDENT应用要求。
2025-02-05 physics.ins-det
Improving the Time Resolution of Large-Area LaBr3:Ce Detectors with SiPM Array Readout
本研究针对大面积LaBr3:Ce探测器在SiPM阵列读出下时间特性差的问题,通过混合ganging、零极点电路及阵列四象限分割等专用电子学设计,在保持低能X射线良好能量分辨率的同时显著改善了信号下降时间。
2023-11-28 physics.ins-det
Development of a sub-100 ps Time-of-Flight detector with SiPM-readout scintillator for measurement of cosmic muon velocity
Institute of Modern Physics, Fudan University(复旦大学现代物理研究所);Department of Physics, Fudan University(复旦大学物理系)
本文提出一种基于塑料闪烁体和定制SiPM阵列的高时间分辨率宇宙射线探测器,通过多面读出拓扑结构实现亚100皮秒的时间分辨能力,验证了其在μ子速度测量中的应用潜力。
2026-05-13 physics.ins-det
Multi-channel front-end board for SiPM readout
我们描述了一种新型的高速前端电子板(FEB)接口的32硅光电倍增器(SiPM)与计算机的阵列。FEB在SiPM上提供可单独调节的偏置,并执行低噪声模拟信号放大、调节和数字化。它提供精确到1.3 ns RMS的事件时序信息。后端数据接口基于100 Mbps以太网实现。该设计允许将多达256个单元以菊花链方式连接到一个网络接口中,从而使用SiPM作为光传感器,实现多通道并行检测器的紧凑高效读出方案。
2016-06-07 hep-ex physics.ins-det
Application of the VMM ASIC for SiPM-based calorimetry
本文提出基于VMM3a ASIC的双增益SiPM读出系统,并通过256通道原型与FoCal-H高能强子测试束验证其在高计数率环境下的能量测量能力。
2024-06-18 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
Radiation hardness study using SiPMs with single-cell readout
设计并测量了一个专用的单电池SiPM结构,研究了反应堆中子注量高达$Φ$ = 5e 13 cm $^{-2}$时,SiPM的增益和关断电压的辐射损伤效应.该单元具有15 $μ$ m的间距。给出了增益和关断电压与注量的关系。在$Φ$ = 5e 13 cm $^{-2}$之后,观察到增益降低19%,并且$V_{off}$增加$\approx$ 0.5 V。
2021-10-31 hep-ex physics.ins-det
Large area LaBr3:Ce crystals read by SiPM arrays with improved timing and temperature gain drift control
由1/2”或1”:LaBr 3:Ce立方晶体制成的紧凑型X射线探测器已开发用于RIKEN-RAL的FAMU实验。其目的是精确测量质子Zemach半径与传入的μ子。在医学物理中可以找到其他应用,例如PET、国土安全和伽马射线天文学。由于LaBr 3:Ce的高光子产率,可以使用基于CAEN V1730数字化仪的简单读出方案。使用Hamamatsu S13361或S14161阵列的探测器在Cs 137(Co 57)峰处具有高达3%(8%)的良好的FWHM能量分辨率,与用光电倍增管的读出获得的最佳结果相比。进行了详细的研究,以在线校正SiPM增益随温度的漂移,并减少探测器信号的上升时间/下降时间,由于所使用的SiPM阵列的容量较大,从1/2”到1”探测器增加。
2022-11-09 physics.ins-det
Performance of compact plastic scintillator strips with WLS-fiber and PMT/SiPM readout
本文介绍了一种尺寸为0.1 * 0.02 * 2 m3的塑料闪烁体的设计和性能研究,该闪烁体可作为JUNO-TAO的宇宙射线μ子探测器的候选者。首先对3英寸光电倍增管耦合的带进行了单端和双端读出方案的测量和比较,然后对双端方案与SiPM耦合的带进行了进一步的测量和比较。在对所使用的3英寸PMT和SiPM进行详细表征之后,通过沿其长度的宇宙射线μ子的详细测量来确定条的性能。所提出的具有与SiPM耦合的WLS光纤的塑料闪烁体的紧凑条为宇宙射线μ子探测器提供了一个很好的选择,特别是对于有限的探测器尺寸。
2022-10-08 hep-ex physics.ins-det
Development of High Precision Timing Counter Based on Plastic Scintillator with SiPM Readout
基于塑料闪烁体和硅光电倍增器(SiPM)读出的高时间分辨计数器已被研制成功,用于高能物理实验中需要较大尺寸计数器的场合。我们已经研究了计数器的尺寸达到$120\times40\times5$ mm^3与串联多个SiPM,以增加敏感区域,从而实现更好的时间分辨率。模拟整形和数字波形分析的读出方案进行了优化,以实现最高的时间分辨率。定时性能测量使用电子从Sr-90放射源,比较不同的闪烁器,计数器尺寸,和类型的近紫外敏感SiPM。结果,对于计数器尺寸为$60\times 30 \times 5$ mm^3且闪烁体两端各有三个SiPM(每个$3\times3$ mm^2)的情况,在1 MeV能量沉积下获得$σ=42 \pm 2$ ps的分辨率。时间分辨率随着SiPM检测到的光子数而提高。来自Hamamatsu Photonics的SiPM提供了最佳的时间分辨率,因为它们在近紫外区域具有高光子探测效率。通过增加附着到闪烁体的SiPM的数量,可以进一步改进。
2014-08-11 hep-ex physics.ins-det
Multiplexed SiPM Readout of Plastic Scintillating Fiber Detector for Muon Tomography
Institute for Advanced Technology, Shandong University(山东大学前沿技术研究院);Particle Physics Research Center, Shandong Institute of Advanced Technology(山东大学前沿技术研究院粒子物理研究中心)
本文提出一种基于二极管对称电荷分割电路和位置编码算法的多路复用方案,实现高密度SiPM通道的高效读出,验证了其在μ子成像中的应用潜力。
2026-04-03 hep-ex physics.ins-det
Lab and Beam Tests of a SiPM-readout ASIC with a Large Dynamic Range
针对未来希格斯工厂高粒度晶体ECAL的大动态范围读出需求,对商用ASIC MPT2321开展实验室及束流测试,验证了其良好信噪比与大动态范围的应用潜力。
2025-05-22 hep-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
First Imaging Results of a Bubble-assisted Liquid Hole Multiplier with SiPM readout in Liquid Xenon
首次给出了液体空穴倍增器(LHM)与四极硅光电倍增器(SiPM)阵列耦合后在液体氙中的成像结果。由5.5 MeV α粒子沉积在惰性液体中的电离电子被收集到厚气体电子倍增器(THGEM)电极的孔中,该电极具有被捕获在下面的氙气气泡。它们通过液-气界面漂移,在气泡内引起电致发光。由此产生的光子用Hamamatsu VUV 4 quad-SiPM阵列检测-提供具有6.6%的仅电荷RMS分辨率的沉积能量。图像重建分辨率估计为~200 um(RMS)。
2019-01-14 hep-ex physics.ins-det
Front-end-Electronics for the SiPM-readout gaseous TPC for neutrinoless double beta decay search
我们研制了一种专用于无中微子双β衰变研究的高压氙气时间投影室的前端电路板。通过用SiPM检测电致发光光子来读出电离信号。该板通过直流耦合从56 μ SiPM读出信号,并以5 MS/s的速度记录波形,动态范围高达7,000光子/200 ns。SiPM偏置电压由电路板提供,可针对每个SiPM进行调整。为了校准和监控SiPM增益,额外的辅助ADC测量1光子等效暗电流。所获得的性能满足无中微子双β衰变搜索的要求。
2020-01-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Front End Amplifiers for Simultaneous Dual Readout of SiPM Sensors
Instituto de Ciencias Físicas, UNSAM-CONICET(UNSAM-CONICET物理科学研究所);École nationale supérieure de l’électronique et de ses applications(电子及其应用国立高等学院)
研究针对SiPM传感器同时双读出的前端放大器设计,给出标准与快速输出AFE的参数,利用其进行双读出可抑制相关噪声等,减少暗条件下非即时相关噪声,提升单光子鉴别能力,为去除电荷测量污染提供实用方法。
2026-07-24 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
DarkFlow: Hierarchical Digital SiPM Architecture with Low-Loss Dataflow Readout for Dark Matter Detection
University of California, Riverside(加州大学河滨分校)
提出DarkFlow分层数字SiPM架构,通过本地数据聚合、相对时间编码、背压控制和占用感知eDRAM突发缓冲,在十亿光子事件率下实现超低丢包,有效刷新率提升2.14倍,数字读出面积占比小于0.86%。
2026-06-16 cs.ET physics.ins-det
Cherenkov and scintillation light separation in BGO and BSO crystals coupled to SiPMs for dual-readout electromagnetic calorimetry at future colliders
Università degli Studi di Napoli Federico II(那不勒斯费德里科二世大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli(意大利国家核物理研究所,那不勒斯分部);Università degli Studi di Napoli Parthenope(那不勒斯帕尔特诺佩大学);European Center for the Nuclear Research(欧洲核子研究中心);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano-Bicocca(意大利国家核物理研究所,米兰比可卡分部);Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia(佩鲁贾大学物理与地质学系);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia(意大利国家核物理研究所,佩鲁贾分部);Scuola Superiore Meridionale(南方高等学院)
通过结合光学滤波与波形模板拟合,分离BGO和BSO晶体中切连科夫光与荧光光,实验证实了在高能μ子和正电子束下切连科夫光可达150 ph.e./GeV,为未来Higgs工厂的双读出电磁量能器提供了技术基础。
2026-08-24 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
Development of a SiPM-based readout-module for the characterization of various scintillator materials
在本文中,我们讨论了一种通用的方法,使用SiPM在不同的电气配置结合众多的闪烁体材料的应用在核仪器,如量热和定时。在PANDA探测器中使用的“混合”配置被发现显示出最快的定时特性,具有几百皮秒的响应,通过结合大的有源区域的优点,同时避免高工作电压和暗噪声。“平行”配置显示出最大的光收集效率,因此适用于能量测量。采用几种校准谱测量了2厘米厚的PbWO $_4$晶体中最小电离宇宙μ子的能量沉积。
2018-11-04 hep-ex physics.ins-det
Optical readout tracking detector concept using secondary scintillation from liquid argon generated by a thick gas electron multiplier
利用硅光电倍增器(SiPM)首次观测到了浸没在液氩中的厚气体电子倍增器(TGEM)的孔内产生的二次闪烁。通过5.9KeV Fe-55 γ源的相互作用在液氩中产生的250个电子-离子对在2.5KV/cm场的影响下朝向1.5mm厚度的TGEM漂移,局部场足够高以在电荷穿过TGEM孔的中心区域时在液体内产生二次闪烁光。将所得的真空紫外光入射到涂有四苯基丁二烯(TPB)移相器的浸没式SiPM器件上,在器件的高量子效率区,发射光谱的峰值位于460 nm处。对于IV的SiPM过电压、9.91KV的TGEM电压和2.5KV/cm的漂移场,在SiPM装置处每个Fe-55事件产生总共62个光电子,对应于每个漂移电子150个光电子的估计增益。
2008-12-11 physics.ins-det
Developing a single phase liquid argon detector with SiPM readout
液态氩被用作靶材料在几个当前和计划的实验有关的暗物质直接搜索和中微子探测。SiPM由于其相对于传统PMT的优势,正在成为闪烁体探测器的标准。本文采用8个1 $\times$ 1英寸$^2$ Hamamatsu S14161- 6050 HS 4 $\times$ 4 SiPM阵列研制了一种单相液氩探测器。直接测量的光输出为25.7 $\pm$ 1.6光电子/keV,其对应于主要由氩闪烁产生的12.8 $\pm$ 0.8光电子。其余部分由SiPM的串扰和后脉冲贡献。此外,我们提供了一个实验方法来估计串扰和后脉冲对光产额的影响,使用暗噪声数据。最后,定量地给出了液氩探测器慢成分的光产额与衰减时间的关系。
2023-01-01 nucl-ex physics.ins-det
Position sensitive SiPM detector for Cherenkov applications
已经构建并测试了具有5.6 x 5.6 cm 2检测面积的位置敏感光电检测器的原型,其具有64个Hamamatsu MPPC(S10931- 100 P),每个MPPC具有3 x 3 mm 2有效面积。光电传感器以8 × 8阵列排列,顶部有一个方形反射镜光导。该模块目前由内部开发的主板读出,但也计划采用针对SiPM读出优化的现有ASIC芯片。这样的设备是一个候选人将用于光子探测的PANDA DIRC探测器。
2011-11-15 nucl-ex physics.ins-det
FANSIC: a Fast ANalog SiPM Integrated Circuit for the readout of large silicon photomultipliers
本文提出FANSIC专用集成电路,通过有源求和级将大型SiPM划分为较小区域并利用高输入带宽实现3–5 ns快速响应,从而降低热噪声和非相关噪声影响,解决大型SiPM读出的关键限制。
2025-03-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Operation of BGO with SiPM readout at dry ice and liquid nitrogen temperatures
本研究在干冰和液氮温度下用SiPM读出BGO晶体,测得光产额和衰减常数,探讨其在ToF-PET和SPECT中的应用潜力。
2024-03-14 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
Development of a 3-D Position Sensitive Neutron Detector Based on Organic Scintillators with Double Side SiPM Readout
基于塑料闪烁体阵列的三维位置灵敏中子探测器正在研制中。使用双面SiPM读出来确定每个闪烁体单元中的相互作用深度(DOI)。在初步测试中,使用准直Co-60源在不同位置测量254 x 6 x 6 mm 3 SP101塑料闪烁体中的DOI。SiPM(KETEK PM 6660)信号由2.5GS/s数字示波器记录。使用幅度和时间信息两者来计算DOI结果。分别实现了2.5 cm和6.6 cm的位置分辨率(FWHM)。基于二维阵列的探测器能够记录入射中子的三维位置信息。三维探测器将与中子时间投影室一起用作定向快中子探测器。根据模拟结果,该相机的角分辨率(8度半高宽)远优于典型的中子散射相机。
2018-10-31 nucl-ex physics.ins-det
Development, Configuration and Performance Characterization of a Scalable BETA ASIC-Based Readout System for Multi-Channel SiPM Detectors
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Science(中国科学院紫金山天文台)
该研究开发了基于BETA ASIC的可扩展读出系统,经测试其性能满足星载多通道SiPM探测器要求,可用于HERD任务的FIT探测器。
2026-08-31 astro-ph.IM physics.ins-det
A study of liquid argon detector's $n$/$γ$ discrimination capability with PMT or SiPM readout
本文基于实验数据模拟了液氩探测器在PMT和三种SiPM读出下的n/γ脉冲形状甄别能力,发现J-60035 SiPM性能最优,且后脉冲影响大于串扰,为光传感器选型提供指导。
2023-09-25 hep-ex physics.ins-det
Design optimization of JUNO-TAO plastic scintillator with WLS-fiber and SiPM readout
本研究针对JUNO-TAO实验的塑料闪烁体,通过仿真优化WLS光纤配置并经原型验证,设计了顶部反符合径迹探测器,实现了高μ子标记效率。
2023-07-20 physics.ins-det
$γ$-Ray position reconstruction in large monolithic LaCl$_{3}$(Ce) crystals with SiPM readout
我们报告的空间响应特性的大型氯化镧$_{3}$(铈)单片晶体光耦合到8个$\times$ 8像素硅光电倍增管(SiPM)传感器。对511 keV的$γ$射线进行了系统的研究,使用了三种不同的晶体厚度10 mm,20 mm和30 mm,它们都具有平面几何形状,基底尺寸为50 $\times$ 50 mm $^2$。在这项工作中,我们调查和比较两种不同的方法来确定的主要$γ$射线击中位置。一方面,基于闪烁光分布的分析模型拟合的方法在线性度和视场方面提供了最佳结果,空间分辨率接近$\sim$ 1 mm FWHM。另一方面,基于神经网络的位置重建技术提供了类似的线性度和视场,成为可达到的空间分辨率$\sim$ 3 mm FWHM。对于第三空间坐标$z$或相互作用深度,我们已经实现了基于在一定高度处测量的偏振光分布的横截面的逆线性校准方法。在这项工作中的探测器的特点是用于开发所谓的总能量探测器与康普顿成像能力(i-TED),旨在提高灵敏度和选择性测量的中子俘获截面通过飞行时间(TOF)技术。
2019-04-16 physics.ins-det
Design of a Large Area Digital SiPM with High Fill Factor and Fully Serial Digital Readout for Single Photon Detection in Liquid Noble Gas Detectors
本文设计了一种集成单光子雪崩二极管与CMOS读出的大面积数字SiPM芯片,具有高填充因子和全串行数字读出,可用于液态惰性气体暗物质探测中的单光子探测。
2025-01-23 hep-ex physics.ins-det
Two-dimensional Optical Parallel-Plate Avalanche Counter (OPPAC) with SiPM optical readout for heavy-ion tracking
IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela(圣地亚哥德孔波斯特拉大学);Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University(密歇根州立大学稀有同位素束设施)
该研究开发用于重离子追踪的二维OPPAC原型,由平行板和CF4构成,利用电压建电场,带电粒子触发雪崩发光,通过SiPM阵列光学读出及DAQ系统处理信号,测试结果显示其位置分辨率达亚毫米级且线性度良好。
2026-07-21 nucl-ex physics.ins-det
Cryogenic SiPMs for the Optical Readout of DarkSide-20k
本文介绍DarkSide-20k实验采用低温SiPM技术,开发大面积光子探测器单元(PDU),用于暗物质探测器的光学读出,已生产超600个PDU。
2025-02-13 hep-ex physics.ins-det
Temperature-Dependent Performance of NaI(Tl) Crystal with Dual-Channel SiPM Readout for Low-Mass Dark Matter Searches
Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院);University of Science and Technology (UST)(科学技术联合大学院大学)
该研究表征了双通道SiPM读出NaI(Tl)晶体的温度依赖性能,发现低温下光产额提升且双通道可抑制热噪声,为降低暗物质等搜寻的能量阈值提供了关键路径。
2026-10-28 hep-ex 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
Mu2e calorimeter readout system
Mu 2 e电磁量能器是由两个由SiPM读出的未掺杂的平行六面体CsI晶体盘制成的。在一个磁盘中有674个晶体,每个晶体由两个SiPM的阵列读出。读出电子学由两种类型的模块组成:1)前端模块承载整形放大器和高压线性调节器;由于一个前端模块与一个SiPM接口,因此整个量热计总共需要2696个模块; 2)波形数字化器提供进一步的放大水平,并且以12- 15的采样频率$200\ \text{M}\text{Hz}$数字化SiPM信号。位ADC分辨率;由于一个电路板数字化从20个SiPM接收的数据,因此总共需要136个电路板。读出系统的工作条件是恶劣的:电离剂量的$20\ \text{krads}$,中子通量的$10^{12}\ \mathrm{n}(1\ \text{MeVeq})/\text{cm}^2$,磁场的$1\ \text{T}$和真空水平的$10^{-4}\ \text{Torr}$。报告的读出系统和鉴定测试的描述。
2019-07-09 hep-ex physics.ins-det
Front-end electronics development of large-area SiPM arrays for high-precision single-photon time measurement
针对TRIDENT混合数字光学模块中大面积SiPM时间分辨率退化问题,本文提出串并联差分输出SiPM阵列及高速前置放大与多通道求和电路,在单通道实现约300 ps FWHM的单光子时间分辨率。
2024-06-07 hep-ex 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
Characterization of afterpulse in SiPMs with single-cell readout as a function of bias voltage and fluence
University of Maryland(马里兰大学)
本文通过单细胞读出结构研究SiPM中后脉冲效应,采用三种分析方法量化后脉冲事件,探讨偏压电压和辐照度对后脉冲概率和时间常数的影响。
2026-05-12 hep-ex physics.ins-det