Direct detection of charged particles with SiPMs
首次系统地研究了MIP带电粒子穿越硅光电倍增器的直接响应。利用束流测试数据，测量了时间分辨率和串扰概率。还报道了通过激光束的SiPM的表征。针对不同传感器获得的结果表明测量的时间分辨率约为40 - 70 ps。尽管预计粒子在每个事件中仅穿过一个SPAD，但不同传感器上的串扰测量结果表明，相对于与传感器噪声相关的值，串扰测量值意外地更高。
2022-03-27 hep-ex physics.ins-det
Calibration of 122 SensL MicroFJ-60035 SiPMs and the reduction of optical crosstalk due to coupled light guides
本研究测量122个SensL MicroFJ-60035 SiPM的串扰与增益，发现耦合光导可显著降低串扰概率，为SiPM应用提供优化依据。
2021-10-01 astro-ph.IM 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
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
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
Characterization of a SiPM-based monolithic neutron scatter camera using dark counts
本文设计并表征一种基于 SiPM 的 EJ-204 单片中子散射相机，测量暗计数、光学串扰和定时性能，并提出纳入相关噪声的改进事件重建似然函数。
2024-02-29 physics.ins-det
T3B - An Experiment to measure the Time Structure of Hadronic Showers
T3 B实验的目标是以纳秒精度和高空间分辨率测量强子簇射的时间结构，以及CALICE强子量能器原型，重点是使用钨作为吸收介质。该探测器由一条15个闪烁体单元组成，每个单元由硅光电倍增器（SiPMs）和快速示波器读出，并带有PC控制的数据采集系统。数据重建使用迭代减法技术，该技术以亚纳秒的精度确定每个光子在光传感器上的到达时间。校准基于在数据采集期间不断记录的单光子等效暗脉冲，自动消除SiPM增益的温度依赖性。此外，SiPM后脉冲的统计校正证明。为了提供工具，比较T3 B数据与GEANT 4模拟，一个数字化例程，占探测器的能量存款的探测器响应，已实施。
2013-12-04 hep-ex 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
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
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
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
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
Beam Test of the First Prototype of SiPM-on-Tile Calorimeter Insert for the Electron-Ion Collider Using 4 GeV Positrons at Jefferson Laboratory
本研究为EIC提出了一种采用SiPM读出塑料闪烁体瓦片的高粒度量热器插入件，通过构建40通道原型并在杰斐逊实验室使用4 GeV正电子束进行测试，验证了其创新设计与校准策略的有效性，标志着该技术首次应用于EIC探测器设计。
2023-09-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Analytical models of probability distribution and excess noise factor of Solid State Photomultiplier signals with crosstalk
硅光电倍增器（SiPM），也称为固态光电倍增器（SSPM），基于由强负反馈限制的盖革模式雪崩击穿。由于雪崩倍增的高增益和超低的过量噪声，SSPM可以探测和分辨单光子。与高增益相关的串扰和后脉冲过程引入了特定的过量噪声，并恶化了SSPM的光子数分辨率。这些过程的概率特性对于SSPM的设计、表征、优化和应用具有重要意义，因此得到了广泛的研究，但过程建模主要基于蒙特卡罗模拟和数值方法。在这项研究中，串扰被认为是一个分支泊松过程，和分析模型的概率分布和过量噪声因子（ENF）的SSPM信号的基础上的Borel分布作为一个先进的几何分布模型的介绍和讨论。该模型被发现是在一个很好的协议与实验的概率分布的暗计数和一些光子光谱在很宽的范围内发射的像素数，以及观察到的超线性行为的串扰ENF。
2012-03-29 physics.ins-det
Study of detection efficiency distribution and areal homogeneity of SiPMs
CALICE合作组的国际直线对撞机（ILC）的模拟强子量能器使用了新型硅探测器--硅光电倍增管（SiPM），用于探测来自非常小的闪烁体单元（3x3x0.5 cm ^3）的闪烁光。该技术允许构造用于优异的簇射分离的高度颗粒量热计，从而使用粒子流概念实现出色的射流能量分辨率。由于SiPM仍有进一步改进的潜力，我们开发了一种专用于测量参数（如相对光子探测效率和串扰概率的面积分布）的装置，这些参数用于表征和比较不同的器件。得益于精确的定位系统以及出色的光源聚焦，我们能够扫描整个SiPM，面积约为1000平方米。1 mm^2，亚像素分辨率为1-2 μm。另一个对齐补偿功能允许我们对SiPM的每个像素进行单独分析。我们提出了我们的测量设置和两种类型的SiPM获得的结果的技术说明。第一个是像素尺寸为50 μm的商用滨松MPPC，第二个是马普半导体研究所半导体实验室研制的第二代系列SiMPl器件。
2012-11-27 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
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
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
First use of large area SiPM matrices coupled with NaI(Tl) scintillating crystal for low energy dark matter search
INFN - Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
ASTAROTH项目首次使用大面积SiPM矩阵与NaI(Tl)闪烁晶体结合，实现低能暗物质探测的高灵敏度实验。
2026-01-07 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
Performance of novel VUV-sensitive Silicon Photo-Multipliers for nEXO
液体氙时间投影室由于其响应均匀性、单片灵敏体积、对大靶质量的可扩展性和对极低背景操作的适用性，是寻找无中微子双β衰变（0 $νββ$）的有希望的探测器。nEXO合作设计了一个吨级时间投影室，旨在寻找\ce{^{136}Xe}的0 $νββ$，预计半衰期灵敏度为$1.35\times 10^{28}$ ~yr。为了达到这种灵敏度，nEXO的设计目标是在$Q$衰减值（$2458.07\pm 0.31$ ~keV）下$\leq$ 1\%的能量分辨率。达到这一分辨率需要有效收集检测器中产生的电离和闪烁。nEXO设计采用硅光电倍增器（SiPM）来检测液体氙的真空紫外线、175 nm闪烁光。本文报告了专门为nEXO设计的最新真空紫外线敏感的布鲁诺·凯斯勒基金会VUVHD 3 SiPM的特性，以及对先前表征的滨松VUV 4多像素光子计数器（MPPC）的新测试样品的新测量。在163 K的温度下，测量了SiPM和MPPC的暗噪声、增益、直接串扰、相关雪崩和光子探测效率等参量随外加电压和波长的变化。本研究的结果用于提供nEXO设计在衰减$Q$值下可实现的能量分辨率的更新估计值。
2022-11-25 physics.ins-det
