泰克TBS2102B輻射檢測模塊測試的應用
基于CsI(Tl)和MPPC(SiPM)的緊湊型輻射檢測模塊,可用于伽瑪計數和能量測量。
近期,全球光子技術、光產業的領導者,向泰克咨詢硅光電倍增管的輻射光信號轉電信號測量方案。在溝通過程中,我們了解到硅光電倍增管是一種新型的光電探測器件,由工作在蓋革模式的雪崩二極管陣列組成,具有增益高、靈敏度高、偏置電壓低、對磁場不敏感、結構緊湊等特點。主要應用于石油勘探、醫療等光探測技術。
(SiPM)固態高增益輻射檢測器,在吸收光子后會產生輸出電流脈沖。這些基于PN結的傳感器具有單光子靈敏度,可以檢測從近紫外(UV)到近紅外(IR)的光波長。在輻射檢測模塊中,加在MPPC上的高壓會隨著控制電壓(一般在3mV-5V)的變化而變化;從調節完控制電壓,到施加在SiPM的高壓到達設定電壓——其時間間隔稱之為Settling time,也就是穩定時間,簡而言之,就是SiPM調完控制電壓后等多久能用。
輻射檢測模塊中,除了SiPM裸管之外,還至少會集成高壓電源和分壓電路。其中高壓電源中使用的振蕩電路(Oscillation Circuit)會帶來額外微小的電壓抖動,繼而使得加在PMT上的高壓、PMT的增益以及最終輸出的信號上都會出現相應的抖動,
基于測試工程師描述,測量信號電壓很小,頻率在幾百KHz,信號上升時間幾百ns到幾us級別信號,需要看光子檢測效率或PDE量化了SiPM檢測光子的能力。推薦使用泰克TBS2102B示波器,具有低噪聲設計、優異的信號完整性、測量精準可靠、100MHz帶寬、最高2GS/s采樣率、5M記錄長度等特點,跟進測量信號可以用前面板波形導航控制功能,簡便地卷動和縮放長記錄。
通過現場實際測試,TBS2102B的測試效果比之前使用的其它示波器查看波形更清楚。這是使用TBS2102B示波器拍攝顯示SiPM輸出的離散性質,當被低級光的短暫脈沖照亮時的波形。我們發現在最大電壓8mv,上升時間953.1ns,幅度1.032V示波器能夠抓取到完整清晰波形。如圖一所示:
SiPM中的擊穿電壓(V BD)是導致自我維持雪崩倍增的最?。ǚ聪颍┢檬强刂芐iPM工作的過電壓ΔV。增加過壓ΔV可改善PDE和SiPM性能。但是,有一個上限,超過該上限,噪聲和其他干擾(隨過電壓而增加)就會開始干擾SiPM操作。如圖三所示,是測試過程中上升時間發生變化,信號波形發生抖動噪聲。
綜上所述,硅光電倍增器是緊湊的固態光學傳感設備,具有高增益并能夠檢測低至光子水平的光。該技術正在廣泛的領域和行業中找到應用,但存在一些缺點,例如噪聲,會限制其性能。通過使用泰克TBS2102B,我們在不同頻率,幅值等光電信號,示波器能夠抓取到清晰的完整信號及噪聲,對工程師測試應用帶來更好的改進的SiPM噪聲及其限制。TBS2102B不僅采樣率高,存儲深度長,還體現了9英寸大型顯示器,15個水平分度的好處,對某條通道拍攝所有測量的“快照”,或顯示任何通道上最多6項測量,隨時記錄保存數據及圖像功能。