SiPM 在暗条件下的光子发射表征

在本文中，我们报道了硅光电倍增管（SiPM）在暗条件下由雪崩脉冲产生的光子发射，主要目的是为下一代大面积基于 SiPM 的物理实验更好地理解相关系统误差。TRIUMF 开发了一台用于光谱和成像分析的新装置，并用于测量作为 nEXO 无中微子双贝塔衰变实验光传感器候选的两个 SiPM 所发出的光：一个 Fondazione Bruno Kessler（FBK）VUV-HD Low Field（LF）Low After Pulse（Low AP）（VUV-HD3）SiPM，以及一个 Hamamatsu Photonics K.K.（HPK）VUV4 多像素光子计数器（MPPC）。在 450--1020\,nm 波长范围内，随过压变化对其光发射进行了光谱测量。对于 FBK VUV-HD3，在 $12.1\pm1.0$\,V 过压下，我们测得次级光子产额（每个电荷载流子（$e^{-}$）发射的光子数（$\gamma$））为 $(4.04\pm0.02)\times 10^{-6}$ $\gamma/e^{-}$。FBK VUV-HD3 的发射光谱包含与薄膜干涉一致的干涉图样。此外，FBK VUV-HD3 的发射显微图像（EMMI）显示出少量高度局域化、光强增强的区域（热点）随机分布在 SiPM 表面区域。对于 HPK VUV4 MPPC，在 $10.7\pm1.0$\,V 过压下，我们测得次级光子产额为 $(8.71\pm0.04)\times 10^{-6}$ $\gamma/e^{-}$。与 FBK VUV-HD3 相反，HPK VUV4 的发射光谱未显示干涉图样——很可能是由于更薄的表面涂层。HPK VUV4 的 EMMI 也显示出比 FBK VUV-HD3 更多的热点，尤其在该器件的一个角处。