看得見才安心,MPPC單光子響應實測波形圖來了
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本文將通過一款典型的MPPC模塊C13365-3050SA(內置探測器型號為S13360-3050CS)的實測數據為大家演示MPPC的噪聲特性、單光電子響應、時間特性、LED信號響應等輸出波形樣式,幫助大家理解MPPC。
測試設備: C13365-3050SA 模塊由 MPPC(S13360-3050CS)、信號放大器電路、高壓電源電路和溫度補償電路組成。受光面為 3 × 3 mm,像素尺寸50 μm,像素數量3600個,信號輸出為模擬信號。 測試條件: ● 暗箱避光;● 環境溫度25 ℃左右;● 示波器輸出阻抗1 MHz。 測試項目(共9項): ● 暗計數率;● 按脈沖余輝圖;● 串擾率;● 1 p.e.波形圖;● 1 p.e.與2p.e.波形對比;● 暗脈沖堆疊波形圖;● 上升時間&下降時間;● 大脈沖信號輸出波形;● 寬脈沖信號輸出波形。 暗計數率
C13365-3050SA上電后示波器會立即出現響應,信號基線在0 mV左右,單光電子幅值約23 mV,其他情況則可能器件出現異常。
2、暗計數如何分布,p.e.指的是什么?
暗計數隨機分布,除了有1 p.e.( photon equivalent,等效光電子數),還有2 p.e.和3 p.e.信號。
3、上電后,暗計數為什么會上升?
模塊上電后,通過溫度傳感器(LM94021)輸出電壓顯示局部溫度上升,進一步由于電源模塊(C11204-01)的溫度補償功能,反向偏壓增加,暗計數率變大,半小時后穩定在580 kHz左右。
暗脈沖余輝圖
單光子信號幅值約為23 mV。
暗脈沖觸發后,后脈沖效應會導致脈沖數比觸發前多。
由于串擾效應,導致MPPC的暗脈沖除了有1 p.e.信號還有2,3,4 p.e.等信號。
2 p.e.信號是1 p.e.信號幅值的兩倍,脈寬相同,其他p.e.信號類推。

串擾率
閾值分別設置為0.5 p.e.和1.5 p.e.時,暗計數率分別為447 kHz/s和24.7 kHz/s;串擾率計算:crosstalk=N1.5 p.e./N0.5p.e. ≈ 5.5%;
實測串擾率比S13360-3050的典型值(3%)偏大,這是因為暗計數的堆積或者后脈沖的影響,日本在測試串擾率時調整了輸出波形,從而消除了堆積的影響。

1 p.e.波形圖
示波器輸入阻抗有兩種,示波器50 Ω負載(左),示波器1 MΩ負載(右)。推薦使用終端電阻為10 kΩ到1 MΩ。

1 p.e.與2p.e.波形對比
1 p.e波形(左),2 p.e波形(右),2 p.e.信號是1 p.e.信號幅值的兩倍。

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