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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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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硅光电倍增器在剂量测量中的应用现状与前景 被引量：6

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作者 陈法国 韩毅 +1 位作者 于伟跃 沈华亚 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第1期82-86,共5页

本文介绍了最近发展的新型硅光电倍增器(SiPM)在剂量测量中的应用现状和前景,分析了其暗计数率高(室温下0.1~10 MHz/mm^2)、对温度敏感、动态范围有限(通常只有2~3个量级)等问题。基于体积小、工作电压低、对磁场不敏感、增益高等特点,... 本文介绍了最近发展的新型硅光电倍增器(SiPM)在剂量测量中的应用现状和前景,分析了其暗计数率高(室温下0.1~10 MHz/mm^2)、对温度敏感、动态范围有限(通常只有2~3个量级)等问题。基于体积小、工作电压低、对磁场不敏感、增益高等特点,硅光电倍增器很适合代替传统的光电倍增管用于便携式剂量仪表。目前,利用脉冲幅度甄别、温度漂移实时修正的方法,可以有效地降低暗计数率高、温度敏感性的影响;但是,即便采用了符合测量、组合探测器等方法,测量范围仍然是限制SiPM在剂量测量应用的主要问题。 展开更多

关键词 硅光电倍增器 剂量测量 温度特性 辐照效应

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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

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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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PET应用中的硅光电倍增器研究 被引量：7

5

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

6

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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基于硅光电倍增管对塑料闪烁光纤衰减长度及光产额的研究 被引量：3

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作者 程泽辉 余玉洪 +13 位作者 李公平 孙志宇 唐述文 方芳 陈俊岭 杨海波 孙宇 王世陶 章学恒 孙亚洲 闫铎 何志轩 张永杰 刘相满 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期340-347,共8页

作为外靶实验终端(ETF)飞行时间探测的关键探测器,起始时间探测器需满足承受高计数率、高时间分辨和位置分辨等需求。塑料闪烁光纤(PSF)作为起始时间探测器改进方案的一种考虑,其衰减长度、光产额等性能参数将直接影响探测器的实际性能... 作为外靶实验终端(ETF)飞行时间探测的关键探测器,起始时间探测器需满足承受高计数率、高时间分辨和位置分辨等需求。塑料闪烁光纤(PSF)作为起始时间探测器改进方案的一种考虑,其衰减长度、光产额等性能参数将直接影响探测器的实际性能。本工作基于硅光电倍增管(SiPM)和PSF搭建相应的测试平台,系统研究了SiPM SensL MicroFC-SMA-30035和PSF Kuraray SCSF-78J的实际性能。结果表明:所选型号的SiPM具有优秀的单光子分辨能力,在所选工作电压范围内具有高增益及良好的增益线性,且具有较好的线性响应;光子在光纤中的衰减由两种成分组成,芯层光的有效衰减长度为547.4 cm,包层光的有效衰减长度为15.5 cm,光纤有效光产额约为552光子/mm,实际光产额约为968光子/mm。测试结果表明,采用该PSF结合SiPM读出的方式满足新型起始时间探测器的要求。 展开更多

关键词 硅光电倍增管 塑料闪烁光纤 衰减长度 光产额

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基于柔性馈电螺旋天线和硅光电倍增管的GIS局部放电联合传感技术 被引量：5

8

作者 芮逸凡 王亚林 +4 位作者 周明瑜 罗艺 王海田 孙浩 尹毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3610-3620,共11页

由于现场干扰和系统噪声的影响,通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的局部放电(partial discharge,PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率,并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特... 由于现场干扰和系统噪声的影响,通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的局部放电(partial discharge,PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率,并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特性差异,该文提出基于粒子群优化算法的四臂螺旋天线优化流程,设计适配的柔性功分馈电网络,并与荧光光纤加载的硅光电倍增管结合,形成基于特高频(ultra high frequency,UHF)天线和硅光电倍增管结合的局部放电光–电联合传感技术。在此基础上,通过联合传感器对GIS典型缺陷放电信号进行侦测并作统计分析。结果表明,柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5~2.0GHz范围内增益均高于5.0dBi,具有高增益与小型化特性;联合传感器的光信号与特高频信号均与放电量保持线性关系;光电联合传感对于电晕放电、沿面放电和气隙放电具有不同的感知效率,不同缺陷类型的局部放电间隔时间也具有不同的特征。使用光–电联合检测技术能够为GIS中的局部放电检测提供新的、可靠的解决方案。 展开更多

关键词 局部放电 联合传感器 四臂螺旋天线 柔性功分网络 硅光电倍增管 气体绝缘开关设备

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外延电阻淬灭型硅光电倍增器的最新研究进展 被引量：2

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作者 张琳 谢港 +4 位作者 刘宇霄 张慧霞 梁琨 杨茹 韩德俊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期339-345,共7页

北京师范大学新器件实验室(NDL)一直致力于研制结构紧凑、工艺相对简单的外延电阻淬灭型硅光电倍增器(silicon photomultiplier with epitaxial quenching resistor,EQR SiPM)。近期为了满足硅光电倍增器(silicon photomultiplier,SiPM... 北京师范大学新器件实验室(NDL)一直致力于研制结构紧凑、工艺相对简单的外延电阻淬灭型硅光电倍增器(silicon photomultiplier with epitaxial quenching resistor,EQR SiPM)。近期为了满足硅光电倍增器(silicon photomultiplier,SiPM)在核医学成像方面的需要,NDL通过优化器件设计和制作工艺,成功研制出微单元尺寸为15μm、有效面积为9 mm~2的EQR SiPM。相较以往同类型器件,实现了器件暗计数率(dark count rate,DCR)的进一步降低同时保持了较高的光子探测效率(photon detection efficiency,PDE),在环境温度为20℃、过偏压为7 V时,DCR的典型值为226 kHz/mm~2、峰值PDE为46%。另外,为了进一步提升EQR SiPM的动态范围,NDL还研制出微单元尺寸为6μm、有效面积为9 mm~2、微单元数目为244720的EQR SiPM,在环境温度为20℃、过偏压为7 V时,DCR的典型值为240 kHz/mm~2、峰值PDE为28%,其较大的动态范围特别适合高能宇宙射线的测量、强子量能器等应用。 展开更多

关键词 硅光电倍增器 外延淬灭电阻 光子探测效率 暗计数率 动态范围

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高密度外延电阻淬灭硅光电倍增器研究 被引量：1

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作者 贾建权 江加丽 +4 位作者 李佰成 王瑞恒 梁琨 杨茹 韩德俊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期68-74,共7页

针对表面淬灭电阻技术引起死区面积较大,以及高光子探测效率与大动态范围不能同时满足的矛盾,应用外延电阻淬灭技术,采用与雪崩光电二极管微单元相连的衬底外延层硅材料制作了淬灭电阻.研制成功的外延电阻淬灭硅光电倍增器的有源区面积... 针对表面淬灭电阻技术引起死区面积较大,以及高光子探测效率与大动态范围不能同时满足的矛盾,应用外延电阻淬灭技术,采用与雪崩光电二极管微单元相连的衬底外延层硅材料制作了淬灭电阻.研制成功的外延电阻淬灭硅光电倍增器的有源区面积为1×1mm^2,微单元尺寸为7μm,微单元密度高达21 488个/mm^2,测试结果表明:漏电流为10量级,反向击穿电压为24.5V,过偏压为2.5V时,增益达1.4×10~5,室温下暗计数率约为600kHz/mm^2,串话率低于10%,说明该器件具有良好的光子计数特性.该高密度硅光电倍增器测量的动态范围是1.8×10~4个/mm,光子探测效率为16%(@λ_(peak)=480nm),恢复时间为8.5ns,单光子分辨能力较高,并且在液氮温度环境能够探测光子,这对于拓展硅光电倍增器在极低温度条件下的应用,比如暗物质测量实验方面具有潜力. 展开更多

关键词 光子探测器 硅光电倍增器 外延电阻淬灭 动态范围 光子探测效率

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硅光电倍增器剂量仪剂量线性测量及修正 被引量：1

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作者 廖龙文 王立强 +1 位作者 郑健 邢桂来 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第3期330-334,共5页

针对γ射线剂量增大时,硅光电倍增器(Si PM)剂量仪线性变差这一问题,利用实验数据拟合出Si PM剂量仪死时间,通过对计数率修正从而改善其用于γ射线剂量测量的剂量线性。实验结果表明,经过计数率修正的Si PM剂量仪不仅对其剂量上限处剂... 针对γ射线剂量增大时,硅光电倍增器(Si PM)剂量仪线性变差这一问题,利用实验数据拟合出Si PM剂量仪死时间,通过对计数率修正从而改善其用于γ射线剂量测量的剂量线性。实验结果表明,经过计数率修正的Si PM剂量仪不仅对其剂量上限处剂量线性得到较大改善,同时对测量不同能量γ射线源的剂量线性也得到较大改善,相对误差均由20%多减小到1%左右,可以更准确地测量辐射场中γ射线剂量。 展开更多

关键词 硅光电倍增器 剂量线性 平方反比 死时间

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大尺寸BGO-SiPM探测器温度效应及能量分辨研究

12

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

13

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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硅光电信增管探测器温度补偿电源设计 被引量：3

14

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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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：12

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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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硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪研制 被引量：2

16

作者 刘翎箭 许浒 +2 位作者 陈祥磊 郭智荣 屈国普 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第10期1049-1052,共4页

实验研制了硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪。该γ谱仪用硅光电倍增管代替普通光电倍增管作为闪烁体探测器的光学读出端,配置闪烁体探测器,构成新型γ谱仪。测试结果表明:新型γ谱仪随温度漂移变化程度大;能量线性较好,线性相关度R为0.9987... 实验研制了硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪。该γ谱仪用硅光电倍增管代替普通光电倍增管作为闪烁体探测器的光学读出端,配置闪烁体探测器,构成新型γ谱仪。测试结果表明:新型γ谱仪随温度漂移变化程度大;能量线性较好,线性相关度R为0.9987;配置LaBr_3:10%Ce^(3+)晶体,其能量分辨率为4.3%~4.9%;配置NaI(TI)晶体,其能量分辨率为8.4%。 展开更多

关键词 闪烁体探测器 硅光电倍增管(Si PM) 温度响应 线性 能量分辨率

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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

17

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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低功耗腕式个人剂量计设计及测试

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作者 陈嘉航 倪宁 +5 位作者 高飞 侯金兵 杨静 赵旭 王澎卫 刘佳瑞 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第8期1199-1206,共8页

针对当前个人剂量监测领域中的智能化、低功耗、便携性及多种健康数据融合监测的需求,提出一种腕式个人剂量计的电路结构设计方案。系统采用低功耗器件并辅以佩戴监测机制,实测辐射探测模块功耗为3.6 mW。集成健康监测芯片,实现对佩戴... 针对当前个人剂量监测领域中的智能化、低功耗、便携性及多种健康数据融合监测的需求,提出一种腕式个人剂量计的电路结构设计方案。系统采用低功耗器件并辅以佩戴监测机制,实测辐射探测模块功耗为3.6 mW。集成健康监测芯片,实现对佩戴者心率及血氧的数据监测功能。实测数据表明,本论文研制的个人剂量计在0.1μSv/h~12 mSv/h的有效测量范围内,相对固有误差、统计涨落及量值的一致性等关键性能指标均满足JJG 1009-2016规程的要求,未来可广泛应用于辐射工作人员的个人剂量监测中。 展开更多

关键词 闪烁体 硅光电倍增管 低功耗设备 个人剂量当量监测仪

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基于SiPM的阵列式X射线背散探测器设计 被引量：2

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作者 李维姣 邬小玫 +2 位作者 王威琪 沈天明 陈嘉敏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1034-1041,共8页

阵列式探测器是背散射成像设备能够小型化的关键。受限于光电转换器件的灵敏度和转换效率等因素,阵列式探测器设计一直进展缓慢。本文提出使用硅光电倍增管(SiPM)作为核心部件,并从准直器、闪烁晶体和光电转换元件进行阵列背散射探测器... 阵列式探测器是背散射成像设备能够小型化的关键。受限于光电转换器件的灵敏度和转换效率等因素,阵列式探测器设计一直进展缓慢。本文提出使用硅光电倍增管(SiPM)作为核心部件,并从准直器、闪烁晶体和光电转换元件进行阵列背散射探测器设计的新思路。利用X射线特征谱线建立仿真模型,确定闪烁体CSI厚度为1 mm;准直器设计为栅格状,栅格高度4 cm,间隔为6 mm;SiPM尺寸相应为6 mm×6 mm。根据设计结果完成了探测器单个组件的加工,通过实际实验验证设计结果,实验证明合理设计的SiPM可以满足本应用长时、低光照强度以及被探测物体的厚度变化范围较大的要求。 展开更多

关键词 X射线康普顿背散射 阵列式 反恐禁毒 硅光电倍增管 便携式

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基于SiPM的线阵式X射线背散射探测器设计与性能评估 被引量：1

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作者 李维姣 陈嘉敏 +2 位作者 邬小玫 王威琪 常青青 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期152-160,共9页

为了实现现场快速安全检查过程中敏感物质的细分,探讨了一种通过X射线背散射信号求取物质密度的方法,并完成了实现该方法的核心部件——一种基于硅光电倍增管(SiPM)的的线阵式闪烁体探测器的设计和功能验证。该探测器具有能量分辨的能力... 为了实现现场快速安全检查过程中敏感物质的细分,探讨了一种通过X射线背散射信号求取物质密度的方法,并完成了实现该方法的核心部件——一种基于硅光电倍增管(SiPM)的的线阵式闪烁体探测器的设计和功能验证。该探测器具有能量分辨的能力,能够分析不同物质在不同能量下的散射衰减。在环境温度-10℃~50℃条件下,该探测器输出的脉冲幅值稳定,能量分辨率在22.1%~25.7%变化(室温条件时能量分辨率为23.6%@59.5 KeV)。其线阵的结构为实现散射与透视图像空间上的一一对应,进而实现散射信息与透视信息的融合打下了基础。不同材料的散射能谱测量结果表明,该探测器所探测的能量曲线能够反映物质的密度特性,验证了其用于散射能谱探测以实现物质分类的可行性,在现场查缉装备的智能识别方面极具应用前景。 展开更多

关键词 安全检查 硅光电倍增管 能谱 线阵式背散射探测

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