泰克TBS2102B輻射檢測模塊測試的應(yīng)用
基于CsI(Tl)和MPPC(SiPM)的緊湊型輻射檢測模塊，可用于伽瑪計(jì)數(shù)和能量測量。
近期，全球光子技術(shù)、光產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，向泰克咨詢硅光電倍增管的輻射光信號(hào)轉(zhuǎn)電信號(hào)測量方案。在溝通過程中，我們了解到硅光電倍增管是一種新型的光電探測器件，由工作在蓋革模式的雪崩二極管陣列組成，具有增益高、靈敏度高、偏置電壓低、對磁場不敏感、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。主要應(yīng)用于石油勘探、醫(yī)療等光探測技術(shù)。
(SiPM)固態(tài)高增益輻射檢測器，在吸收光子后會(huì)產(chǎn)生輸出電流脈沖。這些基于PN結(jié)的傳感器具有單光子靈敏度，可以檢測從近紫外(UV)到近紅外(IR)的光波長。在輻射檢測模塊中，加在MPPC上的高壓會(huì)隨著控制電壓(一般在3mV-5V)的變化而變化；從調(diào)節(jié)完控制電壓，到施加在SiPM的高壓到達(dá)設(shè)定電壓——其時(shí)間間隔稱之為Settling time，也就是穩(wěn)定時(shí)間，簡而言之，就是SiPM調(diào)完控制電壓后等多久能用。
輻射檢測模塊中，除了SiPM裸管之外，還至少會(huì)集成高壓電源和分壓電路。其中高壓電源中使用的振蕩電路(Oscillation Circuit)會(huì)帶來額外微小的電壓抖動(dòng)，繼而使得加在PMT上的高壓、PMT的增益以及最終輸出的信號(hào)上都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的抖動(dòng)，
基于測試工程師描述，測量信號(hào)電壓很小，頻率在幾百KHz，信號(hào)上升時(shí)間幾百ns到幾u(yù)s級(jí)別信號(hào)，需要看光子檢測效率或PDE量化了SiPM檢測光子的能力。推薦使用泰克TBS2102B示波器，具有低噪聲設(shè)計(jì)、優(yōu)異的信號(hào)完整性、測量精準(zhǔn)可靠、100MHz帶寬、最高2GS/s采樣率、5M記錄長度等特點(diǎn)，跟進(jìn)測量信號(hào)可以用前面板波形導(dǎo)航控制功能，簡便地卷動(dòng)和縮放長記錄。
通過現(xiàn)場實(shí)際測試，TBS2102B的測試效果比之前使用的其它示波器查看波形更清楚。這是使用TBS2102B示波器拍攝顯示SiPM輸出的離散性質(zhì)，當(dāng)被低級(jí)光的短暫脈沖照亮?xí)r的波形。我們發(fā)現(xiàn)在最大電壓8mv，上升時(shí)間953.1ns，幅度1.032V示波器能夠抓取到完整清晰波形。如圖一所示：
SiPM中的擊穿電壓（V BD）是導(dǎo)致自我維持雪崩倍增的最?。ǚ聪颍┢檬强刂芐iPM工作的過電壓ΔV。增加過壓ΔV可改善PDE和SiPM性能。但是，有一個(gè)上限，超過該上限，噪聲和其他干擾（隨過電壓而增加）就會(huì)開始干擾SiPM操作。如圖三所示，是測試過程中上升時(shí)間發(fā)生變化，信號(hào)波形發(fā)生抖動(dòng)噪聲。
綜上所述，硅光電倍增器是緊湊的固態(tài)光學(xué)傳感設(shè)備，具有高增益并能夠檢測低至光子水平的光。該技術(shù)正在廣泛的領(lǐng)域和行業(yè)中找到應(yīng)用，但存在一些缺點(diǎn)，例如噪聲，會(huì)限制其性能。通過使用泰克TBS2102B，我們在不同頻率，幅值等光電信號(hào)，示波器能夠抓取到清晰的完整信號(hào)及噪聲，對工程師測試應(yīng)用帶來更好的改進(jìn)的SiPM噪聲及其限制。TBS2102B不僅采樣率高，存儲(chǔ)深度長，還體現(xiàn)了9英寸大型顯示器，15個(gè)水平分度的好處，對某條通道拍攝所有測量的“快照”，或顯示任何通道上最多6項(xiàng)測量，隨時(shí)記錄保存數(shù)據(jù)及圖像功能。
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