Křemíkový fotonásobič - Silicon photomultiplier

Jeden z prvních SiPM produkovaných výzkumným střediskem FBK (dříve IRST) se sídlem v italském Trentu.

Křemíkové fotonásobiče, často volané "SiPM„v literatuře jsou pevné skupenství singl-foton -citlivá zařízení založená na Jednofotonová lavinová dioda (SPAD) implementován na běžném křemíkovém substrátu.[1] Rozměr každého jednotlivého SPADu se může pohybovat od 10 do 100 mikrometrů a jejich hustota může být až 10 000 na čtvereční milimetr. Každý SPAD v SiPM působí v Geigerův režim a je spojen s ostatními kovem nebo polykrystalický křemík zhášecí odpor. Ačkoli zařízení pracuje v digitálním / přepínacím režimu, většina SiPM je analogové zařízení protože všechny mikrobuňky jsou čteny paralelně, což umožňuje generovat signály v dynamickém rozsahu z jedné foton až 1 000 fotonů pro zařízení o ploše jen čtverečního milimetru. Pro Windows se používají pokročilejší režimy odečtu lidar aplikace.[2] Napájecí napětí (PROTIb) závisí na použité technologii APD a obvykle se pohybuje mezi 20 V a 100 V, je tedy 15 až 75krát nižší než napětí požadované pro tradiční fotonásobiče (PMT) operace.

Typické specifikace pro SiPM:

  • Účinnost detekce fotografií (PDE) se pohybuje od 20 do 50%, v závislosti na zařízení a vlnové délce, což je podobné jako u tradiční PMT
  • Zisk (G) je také podobný PMT, je asi 106
  • G vs. PROTIb závislost je lineární a nenásleduje a mocenský zákon jako v případě PMT
  • Časování chvění je optimalizováno tak, aby mělo rozlišení doby příchodu fotonu asi 100-300 ps
  • Doba rozpadu signálu je nepřímo úměrná druhé odmocnině čísla fotoelektronů v rámci excitační události
  • Parametry signálu jsou na rozdíl od vakuových PMT prakticky nezávislé na vnějších magnetických polích
  • Pravděpodobnost afterpulsingu (3–30%), definovaná jako pravděpodobnost falešných sekundových pulzů po příchodu jednoho fotonu
  • Hustota počtu tmavých je frekvence pulsů při absenci osvětlení (105-106 pulzy / s / mm2)
  • Malé rozměry a nižší napětí umožňují extrémně kompaktní, lehký a robustní mechanický design

SiPM pro lékařské zobrazování jsou atraktivními kandidáty na nahrazení konvenčních PMT v PET a SPECT protože poskytují vysoký zisk s nízkým napětím a rychlou odezvou, jsou velmi kompaktní a kompatibilní s nastavením magnetické rezonance. Přesto stále existuje několik výzev, například SiPM vyžaduje optimalizaci pro větší matice, zesílení signálu a digitalizaci.

Viz také

Reference

  1. ^ Mascotto, Massimo (17. února 2011), Silicon Photomultiplier Technology ve společnosti STMicroelectronics (PDF), vyvoláno 25. července 2020
  2. ^ Nová generace senzoru Time-of-Flight s dlouhým dosahem založená na technologii ST FlightSense ™