面向未来SiPM相机光收集器的蓝镜多层镀膜研制
天体物理仪器与方法
2023-09-19 v1 高能物理 - 实验
摘要
硅光电倍增管（SiPM）相较于成像大气切伦科夫望远镜中使用的传统光电倍增管（PMT）具有若干优势。第一个显著特征是其高达约60%的光子探测效率（PDE），在300–450 nm波段约为PMT的1.2–1.5倍，使我们能够降低伽马射线观测的能量阈值并增加光子统计量。第二个优势是SiPM在长时间强光照暴露后化学性质稳定，而PMT在相同暴露后会导致增益和量子效率退化。因此，在明亮或满月条件下使用SiPM可延长单台望远镜在最高能覆盖区的总观测时间。然而，SiPM在波长大于500 nm时的PDE过高，导致切伦科夫信号相对于夜空背景（NSB）的信噪比（S/N）未必优异。这是因为切伦科夫信号在300–500 nm波长占主导，而NSB在550 nm及以上区域更亮。为以最小且低成本的附加硬件改善S/N，我们开发了仅8层的多层镀膜设计，并将其应用于光收集器的镜面。这些层被设计为反射更多300–500 nm波段光子，而反射更少550–800 nm波段光子。利用采用该新型多层设计制作的原型光收集器，我们证明SiPM阵列在403 nm处的光子收集效率比PMT高约50%，与光线追踪模拟结果一致。在830 nm处测得的效率也成功降低了30–50%。
引用
@article{arxiv.2309.09572,
title = {Development of a blue-mirror multilayer coating on light concentrators for future SiPM cameras},
author = {Akira Okumura and Junya Haga and Chiaki Inoue and Keiji Nishimoto and Kazuhiro Furuta and Hiroyasu Tajima},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09572},
year = {2023}
}
备注
Presented at the 38th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2023), 2023 (arXiv:2309.08219)