研究目的
为了表征FBK NUV-HD硅光电倍增管在增益和信噪比方面的性能,以用于切伦科夫望远镜阵列的pSCT相机,并比较不同衬底器件的表现以选择最合适的传感器。
研究成果
NUV-HD3硅光电倍增管适用于pSCT相机,其矩阵在增益和信噪比方面表现出一致性?;诳捎眯院托阅苎≡窳薍D3-2和HD3-3型号,共选定36个矩阵进行集成。研究证实了组装工艺的质量,并支持将这些传感器用于伽马射线天文学,同时建议未来开展全系统集成和现场测试工作。
研究不足
该研究仅限于特定的SiPM变体(HD3-1、HD3-2、HD3-3),可能无法推广至其他设备。表征聚焦于受控实验室条件下的增益和信噪比,可能无法完全体现CTA等实地应用中的性能表现。优化方向包括HD3-2基底潜在的噪声问题,以及需要在真实观测场景中进一步测试。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用专用电子学系统对硅光电倍增管(SiPM)进行表征,包括跨阻前置放大器、增益级和整形级以实现信号恢复。测量覆盖1-2V至13-14V的过压范围(OV)。
2:样本选择与数据来源:
SiPM样本来自FBK公司NUV-HD3代产品,具体为6×6mm2尺寸、40×40μm2单元的器件,包含三种硅衬底变体(HD3-1、HD3-2、HD3-3)。数据通过380nm激光照射器件采集。
3:HD3-HD3-3)。数据通过380nm激光照射器件采集。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括380nm激光器、跨阻前置放大器、增益级、整形级、用于电荷测量的CAEN V792 QDC以及16通道前端电子学系统(FEE)进行信号放大。材料为SiPM器件本身。
4:实验流程与操作规范:
器件偏置电压设定为31V至36V;测量电荷分布并通过数据计算增益与信噪比(SNR)。矩阵测试中,使用DAQ系统以固定30ns积分时间照射并测量超过50个4×4矩阵。
5:数据分析方法:
通过拟合电荷分布推导单光电子(p.e.)积分电荷量及SNR(定义为第一光电子峰均值与基线均值之差除以基线标准差)。对平均性能进行了统计分析。
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获取完整内容-
SiPM
NUV-HD3 6x6 mm2 with 40x40 μm2 cells
FBK (Fondazione Bruno Kessler)
Detection of near-ultraviolet Cherenkov light from gamma-ray showers, used as photodetectors in the pSCT camera.
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Laser
Emitting at 380 nm
Illumination of SiPM devices for performance testing.
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QDC
CAEN V792
CAEN
Measurement of charge signals from SiPMs with fixed integration time.
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FEE
16-channel FEE
Amplification and shaping of SiPM signals to match QDC dynamic range.
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ASIC
TARGET-7
Signal digitization and internal trigger generation in the pSCT camera read-out.
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