用于液氩中大规模 SiPM 阵列单光子探测的前端电子学与最优门控方案
仪器与探测器
2023-10-09 v1
摘要
在惰性液体罐中运行大规模硅光电倍增器（SiPM）阵列需要低噪声、低功耗的前端放大器，并能在低温环境下可靠工作。合适的放大器需与恰当的 SiPM 门控方案相配合，即其输入端 SiPM 的串/并联组合。本文提出一个简单模型，在已知 SiPM 和放大器基本电学特性后，可估算出具有最佳信噪比的门控方案。为验证模型有效性，我们采用基于分立元件的放大器，其在液氮温度下实现 0.25–0.37 nV/Hz 范围的白电压噪声，同时功耗为 2–5 mW。结合模型得到的最优门控方案，该放大器展现出优异的单光子灵敏度，可支持多达 96 个 6x6 mm SiPM（总面积 34.6 cm，S/N 8–11）。测量结果与计算值吻合良好，预示着在更大面积下也有可能实现光电子峰的清晰分离。
引用
@article{arxiv.2310.04098,
title = {Front-end Electronics and Optimal Ganging Schemes for Single Photon Detection with Large Arrays of SiPMs in Liquid Argon},
author = {P. Carniti and E. Cristaldo and A. Falcone and C. Gotti and G. Pessina and F. Terranova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.04098},
year = {2023}
}