硅光电倍增管外部串扰研究
仪器与探测器
2023-12-21 v1 高能物理 - 实验
摘要
光学串扰是硅光电倍增管 (SiPM) 的关键特性，也是过剩噪声因子的重要来源，对探测器性能有显著影响。在 SiPM 的雪崩过程中，产生的光子既可在同一 SiPM 内引起内部串扰，也可在光子从一个 SiPM 逃逸并触发其他 SiPM 雪崩时引起外部串扰。在 SiPM 以紧凑配置排列且面对面放置的场景中，外部串扰甚至可能主导串扰现象。本文研究了两种测量外部串扰的方法：计数法，即让 SiPM 面对面工作并测量其符合信号；反射法，即在 SiPM 表面附着高反射薄膜。我们对多种类型的 SiPM 进行了外部串扰测量，包括 Fondazione Bruno Kessler (FBK) 和 Hamamatsu Photonics Inc (HPK) 为 nEXO 生产的真空紫外 (VUV) 敏感 SiPM，以及 FBK、HPK 和 SensL Technologies Ltd (SenSL) 为 JUNO-TAO 提供的可见光敏感 SiPM。结果显示，所有测试的 SiPM 中均存在显著的外部串扰，其中 HPK 的 SiPM 由于采用了有效抑制内部串扰的光学沟槽技术，其外部串扰成分占主导地位。此外，我们发现对于所有测试的 SiPM，由内部串扰引发的触发像素数可通过结合几何模型和 Borel 模型来描述，而外部串扰则可用纯 Borel 模型预测。这些不同的概率分布导致了不同的过剩噪声因子，从而以不同方式影响探测器性能。
引用
@article{arxiv.2312.12901,
title = {Study of Silicon Photomultiplier External Cross-Talk},
author = {Y. Guan and N. Anfimov and G. Cao and Z. Xie and Q. Dai and D. Fedoseev and K. Kuznetsova and A. Rybnikov and A. Selyunin and A. Sotnikov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.12901},
year = {2023}
}