SiPM 简要介绍
2025年08月20日 16:47:10
来源：北京中科核安科技有限公司 >> 进入该公司展台
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硅光电倍增器（（Silicon Photomultiplier，SiPM），又叫做固态光电倍增管（SSPM）、盖革雪崩光电二极管阵列（M-GAPD）、多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter ，MPPC）等， 是一种新型光电器件，其在核医学、高能物理、光学检测、安全监测等领域已得到了广泛应用。SiPM结构：
硅光电倍增器是由数百至数千个基本单元电气连接、排列构成的，每一个基本单元（像素）由一个猝灭电阻和工作在盖革模式下的 APD（雪崩光电二极管）串联而成（见图1）。图1
SiPM特点：
相比传统的光电器件，如光电二极管、光电倍增管、雪崩二极管，其优势在于具有高的内部增益（105—106）、 结构紧凑、工作电压低（＜100V）、探测效率高、对磁场不敏感、时间响应快、体积小、价格较低、单光子分辨本领优于 PMT等特点。
SiPM常见的特性：
击穿电压：导致自我维持雪崩倍增的最小（反向）偏置电压, 其恰好能够使盖革放电发生，这时的电压值叫击穿电压，其值因温度和SAPD的其他特性而呈现差异。
过电压：加载到SiPM的工作电压超过击穿电压的部分叫过电压，即过电压=工作电压-击穿电压，过电压和SiPM的性能直接相关。其中增加过压可改善PDE和SiPM性能，但存在上限值，超过其上限值噪声和其他干扰就会开始影响SiPM工作。
增益：表示为像素探测到光子后产生的电荷量除以单个电子电荷量的值。该值表征了SiPM的信号放大能力，其正比于探测器上所加偏置电压与雪崩临界电压的差值。若SiPM工作在恒定的偏置电压下，其探测器增益将随温度的升高而不断减小，该变化的相关系数因SiPM的厂商和型号而异。
光子探测效率（PDE，photondetectionefficiency）：指探测到的光子数量与入射光子数量的比值。其量化了SiPM检测光子的能力，其中PDE是APD端子两端的过电压ΔV和入射光子的波长λ的函数。
充电时间常数(Recharge time constant)：指从雪崩淬灭到微单元复位并获得检测入射光子的能力之间所花费的时间。
噪声：半导体杂质和其他因素经常在有光和无光的情况下引起随机输出脉冲，此部分主要包含暗计数率、光学串扰以及后脉冲，这些部分均属于SiPM噪声。
SiPM的应用领域：
SiPM被应用于HA3803便携式辐射巡检仪中，用于放射源工作业务流程管理、巡检、辐射剂量监测的智能手持式设备。探测器采用CsI晶体+硅光倍增管，该产品应用放射源监测技术、GPS定位技术、RFID射频技术、指纹识别技术，集辐射监测、定位、RFID读取、指纹识别功能于一体，满足了对放射源工作业务各个重要环节的监管并保证操作人员的合法性以及便捷性。利用无线通讯技术实现对接放射源监管云平台，建立“互联网+放射源监管”。HA3803便携式辐射巡检仪
参考文献
[1] SiPM百科
[2] SiPM 应用于个人剂量仪表的研究初探
[3] SiPM 阵列作为闪烁体读出用于伽马谱仪的研究
[4] 硅光电倍增器（SiPM）研究进展
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