2023-03-09 10:20:46, 马进发&刘佳松 滨松光子学商贸(中国)有限公司
PMT工作原理
PMT:光电倍增管(Photomultiplier Tube),属于真空电子器件。
工作原理:光阴极面受到光照后由于光电效应释放出光电子,产生的电子进入倍增级中,实现连续的倍增,进而实现电子的放大,最后通过阳极输出电流信号。PMT使用注意指南2:做好这7点才能不翻车,点击了解更多PMT。
PD工作原理
APD工作原理
工作原理:APD的光电流和PD的光电流产生机制相同,通过给PN结施加反向电压,光生载流子碰撞晶格,发生电离,产生新的电子空穴对,类似于“雪崩”效应(即光电流成倍地激增的现象)。雪崩倍增效应使得APD具有高的灵敏度,可以探测微弱的光。
MPPC工作原理
工作原理:MPPC是一种由多个工作在盖革模式的APD组成的光子计数型器件,在盖革模式下,APD的反向电压高于击穿电压。即使输入光极弱,也会出现输出饱和(盖革放电)。为停止盖革放电并探测下一个光子,需要降低APD外部电路的工作电压。通过APD串联淬灭电阻的方式可以终止APD的盖革放电,从而快速停止APD中的雪崩倍增,实现微弱光信号的探测和放大。来看,影响硅光电倍增管(SiPM/MPPC)性能的参数有哪些,了解更多有关MPPC介绍。
4款探测器参数对比
接下来通过对光灵敏度、增益、噪声特性、响应速度、工作电压、探测面积等参数性能对比分析,帮助大家进一步做好探测器的选型。
光灵敏度
光灵敏度是指光电探测器对光信号的感知能力,其中PMT和MPPC均能够实现对单个光子的探测。
如果探测极微弱光,
信噪比:PMT>MPPC>APD>PD
增益
增益是指光电探测器将光信号转换为电信号后,对电子信号的放大能力。PMT是通过连续的倍增级实现的电子放大。
增益对比,
PMT≈107 >MPPC≈106 >APD≈102
PD不具备增益能力
响应速度
光电探测器的响应速度通常用上升时间或者截止频率来描述。
PMT>MPPC\\APD;
PD分为PN型和PIN型,PIN型>PN型
工作电压
工作电压是指光电探测器在工作时所需要的工作电压。
PMT工作电压需要上千伏,需要使用到高压电源;
APD 工作电压在100-500 V;
MPPC工作电压在30-60 V;
PD的工作电压最低在0-5 V。
探测面积
光电探测器的探测面积也是影响探测效率的主要因素,其中如果对比单个光电探测器的面积大小。
PMT的面积是最大的,目前可以做到20英寸;
PD、APD、MPPC受噪声和带宽的影响,一般在几毫米量级,需要大面积探测的,可以选择阵列产品,或者进行定制。
噪声
暗噪声是指光电探测器在没有光入射时,由于器件本身的原因导致的电流输出。
PMT是真空电子器件,暗噪声主要来源于器件的漏电流和热电子发射;
图7 参数性能对比
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