多像素光子計數器 (MPPC)，也稱為硅光電倍增器 (SiPM)，是一種固態光電倍增管，點擊此處了解MPPC超全參數性能解析來看，影響硅光電倍增管（SiPM/MPPC）性能的參數有哪些。該款產品非常適合單光子計數和其他超低光應用可以廣泛應用于學術研究（生物光子學、粒子物理學、量子計算等）、測量儀器（流式細胞儀，顯微鏡等），PET掃描儀，激光雷達等。

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

1、正常上電后，探測器會做出什么反應？

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

1、C13365-3050SA輸出單光子信號幅值多少？

單光子信號幅值約為23 mV。

2、為什么感覺觸發后的暗計數比觸發前的密集？

暗脈沖觸發后，后脈沖效應會導致脈沖數比觸發前多。

3、為什么有不同幅值的信號輸出？

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。

4、不同幅值的信號，幅度有什么聯系？

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

1、如何估計光學串擾概率？

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%；

2、為什么測量的串擾率比S13360-3050的典型值大？

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

1、為什么測量的信號幅值只有12mV左右？

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、1 p.e.與2p.e.波形有什么區別？

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。

暗脈沖堆疊波形圖

1、兩個暗計數信號前后發生的波形效果怎樣？

如圖所示，堆疊波形可以是兩個暗計數波形的疊加輸出，此外，一個暗計數并產生一個后脈沖波形效果類似。

上升時間&下降時間

1、MPPC時間特性怎么樣？

MPPC的上升時間可達1-2 ns，受限探測器系統帶寬，該模塊上升時間為8.8 ns @ 1 p.e.；下降時間為51.6 ns @ 1 p.e.。

大脈沖信號輸出波形

1、探測器對LED大脈沖信號響應如何？

如圖所示，通過LED輸出大脈沖信號，脈寬40 ns，脈沖幅值正比于光強。對于大脈沖信號，信噪比極高。

寬脈沖信號輸出波形

1、探測器對LED寬脈沖信號響應如何？

如圖所示，通過LED輸出寬脈沖信號，脈寬4 us。對于寬脈沖信號，多個APD同時并持續發生雪崩，導致信號臺階上去后下不來，直到LED處于熄滅狀態。

看得見的輸出波形才安心，本期有關MPPC單光子響應實測波形圖的介紹到此就結束了，如果大家有任何疑問可以在評論區留言，工程師會第 一時間為大家答疑解惑。

PF32不是一個單點的SPAD探測器，而是一個1024個單光子敏感SPAD像素陣列，具有超快的55ps時間分辨率、功能強大，高度緊湊的單光子計數探測器陣列。由于55ps TDC電路包圍著每個SPAD像素，導致標準版PF32單光子計數相機的光學填充因子只有1.5%。雖然55ps的時間分辨率和225kfps (8-bit)的吞吐量對于許多應用至關重要，但1.5%的填充因子不免讓人覺得有些“捉襟見肘”，給科研人員帶來了極大的挑戰。

為了有效的改善填充因子，Photon Force經過持續不斷的努力，新推出了PF32-MLA微透鏡版本。該微透鏡版本是PF32 SPAD陣列+TDC 單光子計數相機的升級版本——每個SPAD像素上都有一個小透鏡(微透鏡)，從而有效地將待測光信號聚焦到每個SPAD像素上。這使得PF32-MLA微透鏡版SPAD陣列+TDC 單光子計數相機的有效填充因子提高到>12%(均值)。

產品特點

? 新增：有效填充因子提高到>12%(均值)

? 32×32像素 SPAD + 時間相關單光子計數（TCSPC）陣列

? 每像素具有獨立光子計數

? 光子計數 和 TCSPC 雙工作模式

? Typ, 55ps分辨率

? 8bit/10bit TDC, 最大包含255/1,023個時間通道

? 8bit/16bit 光子計數深度

? 高達150k/225k fps傳感器操作和讀取

? 同步數據采集和讀出（無幀間死時間）

? 外部激光同步輸入，用于TDC STOP信號

? 單5V電源（附帶）

? USB3 接口

產品應用

? 量子成像 Quantum Imaging

? 熒光壽命成像 FLIM

? 激光雷達 LIDAR

? 單光子成像

產品參數

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