看得见才安心，MPPC单光子响应实测波形图来了

多像素光子计数器 (MPPC)，也称为硅光电倍增器 (SiPM)，是一种固态光电倍增管，点击此处了解MPPC超全参数性能解析来看，影响硅光电倍增管（SiPM/MPPC）性能的参数有哪些。该款产品非常适合单光子计数和其他超低光应用可以广泛应用于学术研究（生物光子学、粒子物理学、量子计算等）、测量仪器（流式细胞仪，显微镜等），PET扫描仪，激光雷达等。

本文将通过一款典型的MPPC模块C13365-3050SA（内置探测器型号为S13360-3050CS）的实测数据为大家演示MPPC的噪声特性、单光电子响应、时间特性、LED信号响应等输出波形样式，帮助大家理解MPPC。

测试设备：

C13365-3050SA 模块由 MPPC（S13360-3050CS）、信号放大器电路、高压电源电路和温度补偿电路组成。受光面为 3 × 3 mm，像素尺寸50 μm，像素数量3600个，信号输出为模拟信号。

测试条件：

● 暗箱避光；● 环境温度25 ℃左右；● 示波器输出阻抗1 MHz。

测试项目（共9项）：

● 暗计数率；● 按脉冲余辉图；● 串扰率；● 1 p.e.波形图；● 1 p.e.与2p.e.波形对比；● 暗脉冲堆叠波形图；● 上升时间&下降时间；● 大脉冲信号输出波形；● 宽脉冲信号输出波形。

暗计数率

1、正常上电后，探测器会做出什么反应？

C13365-3050SA上电后示波器会立即出现响应，信号基线在0 mV左右，单光电子幅值约23 mV，其他情况则可能器件出现异常。

2、暗计数如何分布，p.e.指的是什么?

暗计数随机分布，除了有1 p.e.( photon equivalent，等效光电子数)，还有2 p.e.和3 p.e.信号。

3、上电后，暗计数为什么会上升？

模块上电后，通过温度传感器（LM94021）输出电压显示局部温度上升，进一步由于电源模块（C11204-01）的温度补偿功能，反向偏压增加，暗计数率变大，半小时后稳定在580 kHz左右。

暗脉冲余辉图

1、C13365-3050SA输出单光子信号幅值多少？

单光子信号幅值约为23 mV。

2、为什么感觉触发后的暗计数比触发前的密集？

暗脉冲触发后，后脉冲效应会导致脉冲数比触发前多。

3、为什么有不同幅值的信号输出？

由于串扰效应，导致MPPC的暗脉冲除了有1 p.e.信号还有2，3，4 p.e.等信号。

4、不同幅值的信号，幅度有什么联系？

2 p.e.信号是1 p.e.信号幅值的两倍，脉宽相同，其他p.e.信号类推。

串扰率

1、如何估计光学串扰概率？

阈值分别设置为0.5 p.e.和1.5 p.e.时，暗计数率分别为447 kHz/s和24.7 kHz/s；串扰率计算：crosstalk=N1.5 p.e./N0.5p.e. ≈ 5.5%；

2、为什么测量的串扰率比S13360-3050的典型值大？

实测串扰率比S13360-3050的典型值（3%）偏大，这是因为暗计数的堆积或者后脉冲的影响，日本在测试串扰率时调整了输出波形，从而消除了堆积的影响。

1 p.e.波形图

1、为什么测量的信号幅值只有12mV左右？

示波器输入阻抗有两种，示波器50 Ω负载(左)，示波器1 MΩ负载（右）。推荐使用终端电阻为10 kΩ到1 MΩ。

1 p.e.与2p.e.波形对比

1、1 p.e.与2p.e.波形有什么区别？

1 p.e波形（左），2 p.e波形（右），2 p.e.信号是1 p.e.信号幅值的两倍。

暗脉冲堆叠波形图

1、两个暗计数信号前后发生的波形效果怎样？

如图所示，堆叠波形可以是两个暗计数波形的叠加输出，此外，一个暗计数并产生一个后脉冲波形效果类似。

上升时间&下降时间

1、MPPC时间特性怎么样？

MPPC的上升时间可达1-2 ns，受限探测器系统带宽，该模块上升时间为8.8 ns @ 1 p.e.；下降时间为51.6 ns @ 1 p.e.。

大脉冲信号输出波形

1、探测器对LED大脉冲信号响应如何？

如图所示，通过LED输出大脉冲信号，脉宽40 ns，脉冲幅值正比于光强。对于大脉冲信号，信噪比极高。

宽脉冲信号输出波形

1、探测器对LED宽脉冲信号响应如何？

如图所示，通过LED输出宽脉冲信号，脉宽4 us。对于宽脉冲信号，多个APD同时并持续发生雪崩，导致信号台阶上去后下不来，直到LED处于熄灭状态。

看得见的输出波形才安心，本期有关MPPC单光子响应实测波形图的介绍到此就结束了，如果大家有任何疑问可以在评论区留言，工程师会第 一时间为大家答疑解惑。