大尺寸BGO-SiPM探测器温度效应及能量分辨研究

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作者 宋路洋 苏俊 +12 位作者 张立勇 陈俊锋 刘峰成 覃之巍 盛耀德 江信之 陈鑫 林棽 黄羿彤 王琳 谌阳平 金仕纶 卢飞 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期257-264,共8页

大型闪烁体γ探测阵列在核物理和核天体物理等领域的实验研究中发挥着重要作用。传统的光电倍增管(PMT)体积较大,对设计带来了诸多限制,进而影响阵列的效率、紧凑性和颗粒度等关键性能指标的提升,可采用体积更小的硅光电倍增器(SiPM)作... 大型闪烁体γ探测阵列在核物理和核天体物理等领域的实验研究中发挥着重要作用。传统的光电倍增管(PMT)体积较大,对设计带来了诸多限制,进而影响阵列的效率、紧凑性和颗粒度等关键性能指标的提升,可采用体积更小的硅光电倍增器(SiPM)作为替代方案。然而,与PMT相比,SiPM的性能对温度的敏感性更显著,这一效应和闪烁体自身的温度效应相互叠加,进一步增加了探测器的使用复杂性。本工作将6 cm×6 cm×12 cm的大尺寸锗酸铋(BGO)闪烁体和8×8通道的SiPM阵列耦合形成BGO-SiPM探测器,并对其在不同温度下的工作条件进行了测试,确定了其最佳工作电压,得到了最佳能量分辨率。同时,还采用PMT对同一BGO闪烁体进行读出(BGO-PMT探测器)并在相同温度下进行了对比测量。实验结果显示,当温度高于20℃时,SiPM迅速上升的暗电流会导致探测器能量分辨变差;20℃以下,BGO-SiPM和BGO-PMT探测器性能接近,但BGO-SiPM探测器的能量分辨率随温度降低的提升速度略优于BGO-PMT探测器,这主要归因于SiPM暗电流随温度降低而减小。此外,本工作还研究了20℃附近BGO-SiPM探测器峰道址随温度的变化关系。研究表明,大尺寸BGO-SiPM探测器性能相较BGO-PMT探测器具有一定的优势,但峰道址的温度敏感性更强,为SiPM在BGO探测阵列的应用提供重要参考。 展开更多

关键词 γ探测阵列 硅光电倍增器 锗酸铋闪烁体 温度效应 击穿电压 能量分辨率

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大面积SiPM阵列混合模式读出电子学设计

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作者 何雷 赵修良 +2 位作者 黄跃峰 侯会良 安焜豪 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第1期189-196,共8页

放射性物质的准确定位对于寻找“孤儿源”、核设施去污和退役、辐射防护最优化等至关重要。硅光电倍增管(silicon photomultiplier,Si PM)已广泛应用于闪烁体探测系统。为实现低成本大视野高分辨探测系统,通过测量ASIC(application spec... 放射性物质的准确定位对于寻找“孤儿源”、核设施去污和退役、辐射防护最优化等至关重要。硅光电倍增管(silicon photomultiplier,Si PM)已广泛应用于闪烁体探测系统。为实现低成本大视野高分辨探测系统,通过测量ASIC(application specific integrated circuit)芯片对输入信号的要求,仿真了电阻阻值与电阻网络输出信号上升时间之间的关系,设计了前置放大器用于适配ASIC芯片和电阻网络,利用电阻网络的信号通道压缩特性和ASIC芯片多路复用、高度集成等优点,设计验证了将两者优势相结合的混合模式读出电路。测试结果显示:读出电路RMS噪声约为2.73 m V,能准确测出^(241)Am点源的位置,定位正确率约90.87%。设计的混合模式读出电路将64路Si PM信号简化为4路,探测器输出信号通道数减少16倍,单个A5202模块能同时读出1024个Si PM单元,能极大降低大面积Si PM阵列读出的成本。 展开更多

关键词 硅光电倍增管 均衡电荷分配读出方法 ASIC芯片

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硅光电倍增器件(SiPM)的自动增益校正 被引量：13

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作者 范鹏 许天鹏 +2 位作者 王石 刘亚强 马天予 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期4-7,共4页

硅光电倍增器件(SiPM)是近年来逐渐兴起的一种用于PET(Positron Emission Tomography)的光电探测器件。与传统的光电倍增管(PMT)相比,它有着尺寸小、工作电压低、对磁场不敏感等优点,但其缺点是增益对环境温度敏感。在PET探测器的研发中... 硅光电倍增器件(SiPM)是近年来逐渐兴起的一种用于PET(Positron Emission Tomography)的光电探测器件。与传统的光电倍增管(PMT)相比,它有着尺寸小、工作电压低、对磁场不敏感等优点,但其缺点是增益对环境温度敏感。在PET探测器的研发中,为了改善温度变化引起的增益漂移,设计了一个SiPM的增益校正系统。该系统通过测量环境温度对SiPM的偏置电压实时调节,从而保证其增益的相对稳定。最后对该系统对温度变化引起的SiPM增益漂移的抑制能力做了定量评估。采用增益校正系统后,在相似的温度变化范围内,SiPM的最大增益漂移由校正前的79.67%减小到11.03%。该结果显示此系统对温度变化引起的SiPM增益漂移具有良好的抑制能力。该系统能够补偿因温度变化引起的SiPM增益漂移,从而提高基于SiPM阵列探测器模块的PET系统的稳定性。 展开更多

关键词 硅光电倍增器件 增益漂移校正 精密电压控制

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SiPM阵列电子特性建模和三维测深仪前端电子学优化 被引量：7

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作者 聂瑞杰 徐智勇 +2 位作者 张启衡 王华闯 程华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1661-1668,共8页

从硅光电倍增管(SiPM)单个微元的微等离子体电子行为模型出发,分析了SiPM的电子特性,提出了SiPM前端电子学最优设计方案。阐述了SiPM的工作机理,给出了SiPM的电子行为模型,分析了SiPM应用于水下三维测深的优势。根据水下测深信号的回波... 从硅光电倍增管(SiPM)单个微元的微等离子体电子行为模型出发,分析了SiPM的电子特性,提出了SiPM前端电子学最优设计方案。阐述了SiPM的工作机理,给出了SiPM的电子行为模型,分析了SiPM应用于水下三维测深的优势。根据水下测深信号的回波特性,设计了高速、高带宽的前置放大器,并对前置放大器进行了交流分析和瞬态分析。结果表明,该前置放大电路在带宽内具有很高的增益平坦度,相位裕度大于60°,基本保证了信号的完整性,同时保持了激光脉冲的波形。分析和测试结果表明,该探测器和电路设计方案完全能够满足水下三维测深的需要。 展开更多

关键词 硅光电倍增管(sipm) 微等离子体 电子行为模型 三维测深仪 前置放大电路 最优设计

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新型γ辐射探测模块设计

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作者 刘正山 宋文冬 +5 位作者 黄瑞铭 孙文钊 杨兴荣 徐巧 翁政 连杰 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第8期1274-1279,共6页

本文介绍了一种基于塑料闪烁体与硅光电倍增器(sipm)的新型γ辐射探测模块。该模块小型化和便于组合的设计,满足了核电厂γ表面污染测量装置的探测器标准化需求。模块具有良好的抗电磁场干扰、环境适应性以及可维护性,还具备单个探测器... 本文介绍了一种基于塑料闪烁体与硅光电倍增器(sipm)的新型γ辐射探测模块。该模块小型化和便于组合的设计,满足了核电厂γ表面污染测量装置的探测器标准化需求。模块具有良好的抗电磁场干扰、环境适应性以及可维护性,还具备单个探测器故障诊断功能及位置灵敏探测能力。原理样机测试结果表明:在高温(60℃)和高湿(95%RH)环境下,该模块能够长期稳定运行,表面效率为51.2%,能够满足使用需求。 展开更多

关键词 塑料闪烁体 硅光电倍增器(sipm) γ辐射探测模块 组合 位置灵敏测量

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基于LED纳秒级脉冲的SiPM阵列监测电路 被引量：2

6

作者 赵申森 沈仲弢 +3 位作者 周安顺 牛亚洲 封常青 刘树彬 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1047-1054,共8页

环形正负电子对撞机(CEPC)电磁量能器(ECAL)原型机的探测单元采用硅光电倍增管(SiPM)作为光电转换器件.由于SiPM具有温度依赖性强和响应速度快的特点,需监测电路产生与SiPM响应速度相匹配的脉冲光激发SiPM,对其增益和动态范围进行监测.... 环形正负电子对撞机(CEPC)电磁量能器(ECAL)原型机的探测单元采用硅光电倍增管(SiPM)作为光电转换器件.由于SiPM具有温度依赖性强和响应速度快的特点,需监测电路产生与SiPM响应速度相匹配的脉冲光激发SiPM,对其增益和动态范围进行监测.本文根据模拟仿真结果,设计了基于双NMOS的驱动电路和相应的控制电路,该电路驱动发光二极管(LED)发射纳秒级窄脉冲光,且强度可调.利用光电倍增管(PM T)测得单路LED发光时域特性,脉冲时间宽度约为10 ns.在CEPC ECAL电子学联测中,SiPM监测电路正常工作,批量测得ECAL原型机中SiPM的增益指标,满足原型机的自检需求. 展开更多

关键词 发光二极管 脉冲驱动 硅光电倍增器 增益监测

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基于BGO与SiPM耦合的平板乳腺PET扫描仪研制

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作者 陈艳华 谢靓 +5 位作者 杨勇 袁夏冰 侯立群 李轶 赵永界 王元吉 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期754-758,共5页

设计一种专用于乳腺癌早期检查的高分辨率、高灵敏度、低成本的平板乳腺PET扫描仪。这种PET扫描仪采用带有弧度的平板探测器结构,将BGO(Bi_4Ge_3O_2)晶体与新型光电探测器件硅光电倍增管(SiPM)耦合。Si PM具有探测效率高、工作电压小等... 设计一种专用于乳腺癌早期检查的高分辨率、高灵敏度、低成本的平板乳腺PET扫描仪。这种PET扫描仪采用带有弧度的平板探测器结构,将BGO(Bi_4Ge_3O_2)晶体与新型光电探测器件硅光电倍增管(SiPM)耦合。Si PM具有探测效率高、工作电压小等优点。探测器面积为180 mm×120 mm,平板探测器间距为160 mm;电子学部分采用模块化设计,能够有效地采集到数据。样机实验结果表明,可实现优于3.0 mm的空间分辨率、2.5%的高灵敏度的图像质量;仪器其他各参数的测试实验表明,该仪器的各个指标和性能稳定,安全可靠;动物实验表明,该仪器能较好地实现对肿瘤组织(10mm)血流代谢成像。 展开更多

关键词 乳腺癌早期检查 平板探测器 BGO晶体 sipm

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基于SiPM单光子探测器的荧光光谱仪研究 被引量：4

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作者 张飞 赵天琦 +2 位作者 陈义 张学成 金尚忠 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期278-283,共6页

为了解决激光诱导荧光检测系统存在的光学结构复杂、体积大、成本高以及灵敏度不足等主要问题,研制了一种高灵敏、小型化的荧光光谱仪。该光谱仪以349 nm半导体激光器作为激发光源,采用正交型光路,将4×4窄带滤光片阵列与具有单光... 为了解决激光诱导荧光检测系统存在的光学结构复杂、体积大、成本高以及灵敏度不足等主要问题,研制了一种高灵敏、小型化的荧光光谱仪。该光谱仪以349 nm半导体激光器作为激发光源,采用正交型光路,将4×4窄带滤光片阵列与具有单光子灵敏度的硅光电倍增器(SiPM)阵列耦合,可实现光谱信息的多通道探测,具备结构紧凑、成本较低以及稳定性好等优点。以荧光素钠为测试样品,对光谱仪性能进行了评估。实验结果表明,光谱仪的检测限优于5×10^(−11)mol·L^(−1),在5×10^(−11)mol·L^(−1)到1×10^(−9)mol·L^(−1)的溶液浓度范围内,被测溶液浓度与检测所得荧光强度满足良好的线性关系,线性相关系数为0.99839。此外,光谱仪还具备良好的重复性,荧光峰值强度的相对标准偏差小于10%。因此,该光谱仪兼具灵敏度高、线性度好、重复性与可靠性强等优点,可以满足现场实时检测的需求。 展开更多

关键词 荧光检测 光谱仪 激光诱导荧光 硅光电倍增器 窄带滤光片阵列

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采用SiPM探测三硝基甲苯的时间分辨拉曼光谱

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作者 张春玲 王凯君 庞庆 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期273-277,共5页

硅光电倍增器(SiPM)是近年来迅速发展起来的新型固态弱光探测器,有望取代传统的光电倍增器(PMT)用于拉曼检测中。为了解决拉曼检测中的荧光干扰以及Si PM的高暗计数率的缺陷,建立了基于SiPM为光探测器的时间分辨拉曼光谱测量系统。以三... 硅光电倍增器(SiPM)是近年来迅速发展起来的新型固态弱光探测器,有望取代传统的光电倍增器(PMT)用于拉曼检测中。为了解决拉曼检测中的荧光干扰以及Si PM的高暗计数率的缺陷,建立了基于SiPM为光探测器的时间分辨拉曼光谱测量系统。以三硝基甲苯(TNT)为样品,重点研究了其拉曼峰的峰本比(PBR)随选通时间的变化规律。结果表明:随着选通时间增大,拉曼峰的PBR呈现先增大后减小的趋势,最后变化缓慢。当选通时间为400 ps时,该方法所测得拉曼峰的PBR要优于商业拉曼谱仪和参考文献[12]采用的门控方法的结果,并且此时系统所记录的Si PM暗计数水平与PMT相当。该方法在很大程度上实现了对样品荧光和Si PM高暗计数率的抑制,显著提高了拉曼谱的PBR。 展开更多

关键词 时间分辨拉曼光谱 硅光电倍增器 峰本比 三硝基甲苯

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高性能近红外硅光电倍增管的设计

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作者 陈力颖 左金 程传同 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期73-79,88,共8页

为了进一步提高硅光电倍增管在近红外波段的光子探测效率,提出了一种平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和一种基于倒金字塔结构的硅光电倍增管。通过各向异性腐蚀形成倒金字塔结构,在倒金字塔4个侧面以离子注入的方式形成p-enrich区域,... 为了进一步提高硅光电倍增管在近红外波段的光子探测效率,提出了一种平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和一种基于倒金字塔结构的硅光电倍增管。通过各向异性腐蚀形成倒金字塔结构,在倒金字塔4个侧面以离子注入的方式形成p-enrich区域,增大了PN结的结面积,加大了有效光探测面积,提高了几何填充因子,从而在一定程度上提高了光子探测效率,并对相同掺杂浓度的平面型硅光电倍增管和基于倒金字塔结构的硅光电倍增管结构进行仿真。结果表明:2种器件的击穿电压约为-13 V;微单元尺寸为20μm、过电压6 V时900 nm处的平面型外延电阻淬灭型硅光电倍增管和基于倒金字塔结构的硅光电倍增管的光子探测效率分别为11.2%和15.6%,说明2种结构均能够对近红外波段的光进行有效探测,而基于倒金字塔结构的硅光电倍增管能够提高器件近红外波段的光子探测效率。 展开更多

关键词 硅光电倍增管 倒金字塔结构 近红外 光子探测效率

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基于蛇形光路的PET探测器作用深度提取方法 被引量：2

11

作者 魏清阳 戴甜甜 +1 位作者 谷宇 李向东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期62-68,共7页

为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction,DOI)信息获取,本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)一对... 为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction,DOI)信息获取,本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)一对一耦合、蛇形光路的设计和单端Anger加权读出方法进行DOI解码.基于GATE软件进行蒙特卡罗模拟,建立8×1的LSO晶体阵列(单根晶体尺寸3.1×3.1×20mm3);模拟泛场照射获取位置查找表;并进行不同深度的模拟,获得各晶体在各深度的空间分辨率.结果显示所模拟的探测器模块DOI分辨率在1.0~6.7mm之间,平均值为3.2mm.本文提出的基于蛇形光路的PET探测器方案能在维持系统成本和复杂度的前提下实现DOI解码,提升PET系统的成像性能. 展开更多

关键词 正电子发射断层成像(PET) 硅光电倍增管 作用深度(DOI) 分光技术 蛇形光路

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基于伪随机码调制的测距通信一体化激光雷达 被引量：6

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作者 张宇飞 贺岩 +1 位作者 刘梦庚 陈卫标 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期89-94,共6页

由于自主导航等领域对激光雷达的需求,构建了基于伪随机码调制的测距、通信一体化激光雷达。该系统具有功耗低、体积小、多功能的优点。该系统采用伪随机编码的方式,实现了测距与通信的功能复合,采用硅光电倍增管进行光子计数,实现了系... 由于自主导航等领域对激光雷达的需求,构建了基于伪随机码调制的测距、通信一体化激光雷达。该系统具有功耗低、体积小、多功能的优点。该系统采用伪随机编码的方式,实现了测距与通信的功能复合,采用硅光电倍增管进行光子计数,实现了系统的小型化。详细介绍了测距、通信一体化的设计原理、系统组成、仿真分析和实验结果。实验结果表明,在日光条件下,对反射率为0.1的目标实现了1 km的测距,测距精度小于1 m,实现了码率为10 kbps,误码率小于10-5,距离3.7 km的通信。 展开更多

关键词 自主导航 伪随机码 硅光电倍增管 测距通信一体化 激光雷达

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中压变换器关键部件绝缘设计与评估方法研究 被引量：4

13

作者 张崇兴 吴文杰 +2 位作者 谢佳成 董明 任明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3407-3417,共11页

基于SiC器件的中压变换器因外部绝缘问题限制了其功率密度的提高,迫切需要研究其外部绝缘设计与评估方法。本文首先提出了一种基于硅光电倍增管的局部放电光学检测传感器;然后,利用此传感器研究了2种外部绝缘结构在PWM激励下的局部放电(... 基于SiC器件的中压变换器因外部绝缘问题限制了其功率密度的提高,迫切需要研究其外部绝缘设计与评估方法。本文首先提出了一种基于硅光电倍增管的局部放电光学检测传感器;然后,利用此传感器研究了2种外部绝缘结构在PWM激励下的局部放电(partial discharge,PD)特性,并总结了普适的电力电子高压绝缘设计建议;最后,以Si C中压变换器中2个关键绝缘部件的设计评估作为实例,利用所提传感器进行绝缘考核性试验。结果表明:Si PM光学传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,适合PWM激励下的电力电子应用;2种典型外部放电缺陷下,PD起始电压均随着器件开关切换速度和频率的提高而降低;对于沿面放电,PD脉冲主要分布于PWM激励的上升和下降沿,而对于尖端放电,PD脉冲主要存在于PWM激励的平坦区;实例结果验证了所提传感器在功率变换器绝缘系统离线评估甚至未来在线监测应用中的可行性。提出的电力电子绝缘设计建议和评估方法,对未来中压高功率密度变换器的绝缘设计与评估具有借鉴意义。 展开更多

关键词 电力电子集成模块 中压变换器 绝缘设计与评估 硅光电倍增管 局部放电

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基于波移光纤及硅光电倍增管的钚气溶胶测量系统 被引量：1

14

作者 夏文友 郝樊华 吴健 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期137-142,共6页

钚气溶胶测量是进行钚材料相关实验研究的基础。为了确保辐射安全,常需将钚材料密封于密闭容器内以实现对钚气溶胶的包容,商用钚气溶胶监测设备由于难以放入含钚密闭容器而不适用于该应用场景下钚气溶胶浓度的监测。使用ZnS(Ag)闪烁体... 钚气溶胶测量是进行钚材料相关实验研究的基础。为了确保辐射安全,常需将钚材料密封于密闭容器内以实现对钚气溶胶的包容,商用钚气溶胶监测设备由于难以放入含钚密闭容器而不适用于该应用场景下钚气溶胶浓度的监测。使用ZnS(Ag)闪烁体作为辐射灵敏材料放置于含钚密闭容器内,通过波移光纤将闪烁体信号引出密闭容器,并通过硅光电倍增管实现对闪烁体信号的采集,使用该技术路线建立的钚气溶胶测量系统能够用于密闭容器内钚气溶胶的测量。该测量系统可根据具体需求实现对探测器尺寸、形状的定制,具有功耗低,结构相对简单等优点,实现了密闭容器内钚气溶胶的远程就地测量,具备n/γ混合辐射场下α粒子甄别测量能力。 展开更多

关键词 钚气溶胶 闪烁体 波移光纤 硅光电倍增管 密闭容器

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利用多像素光子计数器的光学串话效应提高光子探测效率 被引量：1

15

作者 刘丽娜 张国青 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第2期205-210,共6页

通过分析多像素光子计数器(MPPC)的工作原理和其光学串话(OC)效应的特点,提出在使用MPPC输出雪崩信号的幅度或电荷量作为光子计数的参量时,利用MPPC的OC效应能提高MPPC的光子探测效率的观点,并从理论上分析了OC效应对光子探测效率的影... 通过分析多像素光子计数器(MPPC)的工作原理和其光学串话(OC)效应的特点,提出在使用MPPC输出雪崩信号的幅度或电荷量作为光子计数的参量时,利用MPPC的OC效应能提高MPPC的光子探测效率的观点,并从理论上分析了OC效应对光子探测效率的影响。理论分析结果显示,在这两种光子计数模式下,利用OC效应能明显提高MPPC的光子探测效率。利用本文模型计算得出当MPPC的雪崩单元数M为1 600个,忽略OC效应时的光子探测效率等于30%,光学串话概率等于50%,以及单脉冲入射光子数均值为10时,包含OC效应影响的等效光子探测效率可提高50%,达45%左右。该结果对MPPC在天体物理、粒子物理、荧光光谱探测等弱光探测场合的应用有一定指导意义。 展开更多

关键词 探测器 多像素光子计数器 硅光电倍增器 光子探测效率 光学串话效应

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PET应用中的硅光电倍增器研究 被引量：8

16

作者 陈宗德 王玥 +4 位作者 李晨晖 陈文飞 杨茹 梁琨 韩德俊 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期650-654,共5页

本文介绍了硅光电倍增器(SiPM)研制所取得的最新进展及PET应用中SiPM的研究现状。新器件实验室(NDL)制造出光敏面积为2.2mm×2.2mm的SiPM器件,并将SiPM与2mm×2mm×10mm的LYSO晶体耦合,实验结果显示,器件探测FDG 511keV光... 本文介绍了硅光电倍增器(SiPM)研制所取得的最新进展及PET应用中SiPM的研究现状。新器件实验室(NDL)制造出光敏面积为2.2mm×2.2mm的SiPM器件,并将SiPM与2mm×2mm×10mm的LYSO晶体耦合,实验结果显示,器件探测FDG 511keV光子的能量分辨率达12.83%,符合时间分辨率达564ps。 展开更多

关键词 硅光电倍增器 PET 时间分辨率 能量分辨率

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大动态范围外延电阻淬灭型硅光电倍增器 被引量：8

17

作者 刘红敏 龙金燕 +4 位作者 代雷 张鑫淦 梁琨 杨茹 韩德俊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期535-541,共7页

外延电阻淬灭型硅光电倍增器(EQR SiPM)的特点是利用硅衬底外延层来制作器件淬灭电阻。为了进一步提高大动态范围EQR SiPM的光子探测效率,并且解决填充因子较低和增益较小等问题,在前期研究工作的基础上研制出微单元尺寸分别为15μm和7... 外延电阻淬灭型硅光电倍增器(EQR SiPM)的特点是利用硅衬底外延层来制作器件淬灭电阻。为了进一步提高大动态范围EQR SiPM的光子探测效率,并且解决填充因子较低和增益较小等问题,在前期研究工作的基础上研制出微单元尺寸分别为15μm和7μm的EQR SiPM,有源区面积均是1 mm×1 mm。通过改变EQR SiPM的微单元尺寸优化填充因子,有效提高了探测效率与增益;其微单元密度分别是4400个/mm 2和23200个/mm 2,依然保持着较大的动态范围。室温条件下(20℃),工作在5 V过偏压的EQR SiPM至少可分辨13个光电子;15μm和7μm EQR SiPM的增益分别为5.1×105和1.1×105,在400 nm波长下的峰值光探测效率分别达到40%和34%。 展开更多

关键词 硅光电倍增器 外延淬灭电阻 单光子 高探测效率 高增益 大动态范围

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低气压方波电压下多电飞机电机绝缘局部放电研究 被引量：6

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作者 孙浩 王亚林 +3 位作者 范路 丁毅 朱昕阳 尹毅 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期565-576,共12页

随着宽禁带电力电子器件与电机技术的发展,推进电机的比功率密度与容量大大提高,能够更好的满足多电飞机推进的需求,但极端环境条件(低气压、高温)与具有高d U/dt(快速上升、下降时间)的高频方波电应力更加容易引发局部放电(partialdisc... 随着宽禁带电力电子器件与电机技术的发展,推进电机的比功率密度与容量大大提高,能够更好的满足多电飞机推进的需求,但极端环境条件(低气压、高温)与具有高d U/dt(快速上升、下降时间)的高频方波电应力更加容易引发局部放电(partialdischarge,PD),加速电机绕组绝缘材料的老化,导致电机系统失效。局部放电检测是衡量绝缘可靠性的重要手段,但与正弦电压下局部放电检测方法不同,具有高d U/dt的方波电压在上升沿和下降沿会引发强烈电磁干扰,极大地影响局部放电检测。为了解决此问题并研究低气压下多电飞机电机绝缘局放特性,提出基于特高频下混频技术和硅光电倍增技术的多电飞机推进电机绝缘局部放电联合检测方法,有效解决了高d U/dt方波下的电磁干扰问题。针对飞机实际运行工况,利用所提出的检测方法测量了不同气压下(低至20 kPa),施加方波电压时电机绝缘试样的局部放电特性,并与施加正弦电压的情况进行对比。分析了电机绝缘气–固复合绝缘的界面电荷弛豫过程,发现重复方波电压下界面弛豫电荷与局放残余电荷对瞬态电场的存在拮抗作用。提出了不同气压高d U/dt方波下局部放电起始电压的改进Paschen公式,并分析了低气压对快速方波下电机绝缘局放特性的影响规律,为多电飞机推进电机绝缘性能评估和优化设计提供参考。 展开更多

关键词 局部放电 多电飞机 特高频 下混频 硅光电倍增

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基于D-S证据多源信息融合与固态光电倍增-UHF联合检测的GIS局部放电模式识别 被引量：13

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作者 耿伊雯 芮逸凡 +2 位作者 范路 王亚林 尹毅 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2022年第11期109-117,共9页

气体绝缘组合电器(GIS)局部放电检测使用的传统特高频(ultra-highfrequency,UHF)法具有抗偶发干扰能力差、容易误检等问题,针对局部放电的光信号进行检测是最近的研究热点,然而新式光检测法具有检测死角多、容易漏检的问题。为此,本文... 气体绝缘组合电器(GIS)局部放电检测使用的传统特高频(ultra-highfrequency,UHF)法具有抗偶发干扰能力差、容易误检等问题,针对局部放电的光信号进行检测是最近的研究热点,然而新式光检测法具有检测死角多、容易漏检的问题。为此,本文提出基于Goubau天线和硅光电倍增管联合的GIS光电局部放电检测方法,并对GIS内部4种典型绝缘缺陷产生的局部放电进行光电同步测量。提出基于多层感知机和Dempster-Shafer(D-S)证据理论的GIS局部放电光电联合检测模式识别方法,对UHF法与光测法联合采集得到的局部放电相位分析图谱统计特征参量进行信息融合与判断决策。结果表明:该方法能较好地弥补利用单种测量结果进行局部放电模式识别不准确的问题,使用D-S证据理论对光电联合测量结果进行模式识别的准确率高于单一测量结果的准确率。 展开更多

关键词 局部放电 GIS 特高频法 硅光电倍增 D-S证据理论

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硅光电信增管探测器温度补偿电源设计 被引量：4

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作者 张猛超 李东仓 +2 位作者 徐小恒 张鹏鹏 杨磊 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2019年第6期781-785,共5页

本课题利用硅光电信增管(SiPM)的增益与电压成正相关特性,设计了具有温度补偿特性的SiPM探测器偏置电源,并进行了实验测试。测试结果表明:在恒温箱内不同温度下的137Cs全能峰测量,加入温度补偿后,137Cs全能峰的峰位道址变化从31.9%变减... 本课题利用硅光电信增管(SiPM)的增益与电压成正相关特性,设计了具有温度补偿特性的SiPM探测器偏置电源,并进行了实验测试。测试结果表明:在恒温箱内不同温度下的137Cs全能峰测量,加入温度补偿后,137Cs全能峰的峰位道址变化从31.9%变减小为1.3%,表明SiPM的增益具有良好的温度稳定性。 展开更多

关键词 硅光电倍增管(sipm) 热敏电阻 温度补偿

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