Calculateur d'efficacité de détection des photons SiPM

À propos de l'efficacité de détection des photons SiPM

Un photomultiplicateur au silicium, ou SiPM, est un réseau de microcellules à photodiodes à avalanche fonctionnant en mode Geiger au-dessus de la tension de claquage. Un photon absorbé dans une région active peut créer une paire électron-trou qui déclenche une avalanche autoentretenue. Chaque microcellule activée produit une impulsion mesurable, et le réseau peut détecter de très faibles niveaux lumineux à des tensions pratiques. L'efficacité de détection des photons, généralement abrégée PDE, exprime la probabilité qu'un photon incident produise une avalanche enregistrée. La PDE n'est pas identique au rendement quantique. Celui-ci décrit la probabilité que le silicium absorbe un photon et crée un porteur de charge utile. La probabilité de déclenchement d'avalanche indique si ce porteur amorce une décharge Geiger. Le facteur de remplissage géométrique tient compte des structures inactives entre microcellules. Leur produit, associé aux autres effets de collecte lorsqu'ils sont connus, estime la PDE du détecteur. Ce calculateur utilise une réponse spectrale représentative et lisse du silicium centrée près de 550 nm, un modèle exponentiel de déclenchement fondé sur la surtension, le facteur de remplissage saisi et une correction thermique modérée. C'est un modèle d'ingénierie, pas un substitut à la courbe PDE mesurée par le fabricant. La surtension est la tension de polarisation moins la tension de claquage. Son augmentation accroît généralement la probabilité d'avalanche, le gain, la diaphonie, les impulsions retardées et le bruit sombre. Le calculateur exige une surtension positive et affiche la probabilité de déclenchement modélisée. La tension de claquage varie elle-même avec la température ; les travaux de laboratoire doivent donc utiliser la valeur mesurée ou spécifiée à la température de fonctionnement. Le simple facteur thermique inclus ici ne fait qu'approximer la dérive de sensibilité et ne remplace pas les coefficients de compensation propres au composant. Le taux de comptage sombre mesure les avalanches produites sans photons de signal incidents. La génération thermique de porteurs rend ce taux très dépendant de la température, avec souvent un doublement approximatif sur un intervalle thermique caractéristique. Le calculateur applique un modèle de doublement tous les huit degrés au taux de référence saisi. Le refroidissement peut fortement améliorer les performances en faible lumière, mais le bruit corrélé et l'électronique de lecture doivent aussi être pris en compte. L'efficacité du filtre optique est appliquée après la PDE du détecteur pour estimer la fraction des photons en amont du filtre qui aboutissent à une détection. La réponse spectrale, la géométrie des microcellules, le procédé de fabrication, le temps de récupération, la saturation, la diaphonie et les impulsions retardées influencent les performances réelles. Des microcellules plus grandes offrent souvent un meilleur facteur de remplissage et un gain accru, mais réduisent la dynamique car moins de cellules tiennent dans la même surface. La valeur temporelle affichée est une estimation comparative déduite de la taille des microcellules, et non une résolution garantie. Utilisez ce calculateur pour comparer des scénarios de fonctionnement, puis confirmez votre conception avec les courbes de la fiche technique et les mesures du SiPM exact.

Exemples d'efficacité SiPM

Comment utiliser le calculateur

1. Saisissez la longueur d'onde et la température de fonctionnement de la mesure optique.
2. Saisissez les tensions de polarisation et de claquage pour obtenir une surtension positive.
3. Ajoutez le taux de comptage sombre, l'efficacité du filtre, le facteur de remplissage et la taille des microcellules.
4. Sélectionnez Calculer l'efficacité SiPM et comparez la PDE du détecteur à l'efficacité optique globale.

Questions fréquentes