Методика измерения квантовой эффективности высокочувствительных кремниевых фотоумножителей

Рассмотрены физические и технические аспекты реализации метода измерения абсолютной спектральной характеристики и эффективности регистрации фотонов высокочувствительных кремниевых фотоумножителей (Si-ФЭУ) с использованием лазерных источников излучения. Предложенная методика учитывает вклад заряда времякоррелированной оптической помехи (K) и позволяет с высокой точностью измерять параметры Si-ФЭУ. Методика апробирована на корпусированных  Si-ФЭУ: S13360-1350CS (Hamamatsu, Япония) (использован как эталон) и КОФ-1350 (ОАО “ИНТЕГРАЛ”, Беларусь). Размеры единичного пикселя данных Si-ФЭУ составляют 5050 мкм, площадь светочувствительной области 1.7 мм². Для Si-ФЭУ КОФ-1350 установлено, что с ростом перенапряжения от 3 до 5 В коэффициент K быстро увеличивается от 0.19 до 0.43.

1. V. Saveliev. Silicon Photomultiplier – New Era of Photon Detection Advances in Optical and Photonic Devices, Ed. Ki Young Kim, INTECH, Croatia (2010) 249—272

2. M. Mazzill, G. Condorelli, D. Sanfilippo, G. Valvo, B. Carbone, G. Fallica, S. Billotta, M. Belluso, G. Bonanno, L. Cosentino, A. Pappalardo, P. Finocchiaro. IEEE Transact. Nuclear Sci., 56, N 4 (2009) 2434—2442, doi: 10.1109/TNS.2009.2024418

3. N. Dinu, Z. Amara, C. Bazin, V. Chaumat, C. Cheikali, G. Guilhem, V. Puill, C. Sylvia, J. F. Vagnucci. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 610, N 1 (2009) 423—426, doi: 10.1016/j.nima.2009.05.101

4. F. Acerbia, S. Gundacker. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 926 (2019) 16—35, doi: 10.1016/j.nima.2018.11.118

5. И. Иванов. Фотоника, 54, № 6 (2015) 16—23

6. S. Gundacker, R. Martinez Turtos, N. Kratochwil, R. H. Pots, M. Paganoni, P. Lecoq, E. Auffray, Physics in Medicine & Biology, 65 (2020) 025001(1—20), doi: 10.1088/1361-6560/ab63b4

7. P. Lecoq, S. Gundacker. Eur. Phys. J. Plus, 136, N 3 (2021) 292(1—16), doi: 10.1140/epjp/s13360-02101183-8

8. D. Renker, W. Lorenz. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 598, N 1 (2009) 44—52, doi: 10.1134/S154747712002017X

9. P. Buzhan, B. Dolgoshein, L. Filatov, A. Kantserov, V. Kaplun, A. Karakash, V. Smetana. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 504, N 1–3 (2003) 48—52, doi: 10.1016/S0168-9002(03)00827-0

10. S. de Scals, L. M. Fraile, J. M. Udías, L. Martínez Cortés, M. Oteo, M. Á. Morcillo, J. L. CarrerasDelgado, M. N. Cabrera-Martín, S. España. EJNMMI Physics, 11 (2024) 1—12, doi: 10.1186/s40658-02400618-2

11. G. Adamo, D. Agrò, S. Stivala, A. Parisi, G. C. Giaconia, A. Busacca, M. Mazzillo, D. Sanfilippo, G. Fallica. IEEE Transact. Electron. Dev., 60, N 11 (2013) 3718—3725, doi: 10.1109/TED.2013.2282709

12. W. Gebauer, E. Engelmann, Th. Ganka, P. Iskra, S. Löbner, A. Marquez Seco, F. Wiest, R. Fojt, W. Hansch. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 912 (2017) 90—92, doi: 10.1016/j.nima2017.10.062

13. S. K. Yang, J. Lee, S.-W. Kim, H.-Y. Lee, J.-A Jeon, I. H. Park, J.-R. Yoon, Y.-S. Baek. Opt. Express, 22, N 1 (2014) 716—726, doi:10.1364/OE.22.000716

14. Vincent Chaumat, Cyril Bazin, Nicoleta Dinu, Véronique Puill, Jean-François Vagnucci. Int. Workshop on New Photon-Detectors (PhotoDet 2012), June 13—15 LAL Orsay, France (2012) art. 058

15. H. Chen, M. Yang, M. Ge, S. Zhang, Q. Zhang. 39th Int. Cosmic Ray Conference (ICRC2025), 15—24 July 2025, Geneva, Switzerland (2025) art. 885

16. G. Zappalà, F. Acerbi, A. Ferri, A. Gola, G. Paternoster, N. Zorzi, C. Piemonte. J. Instrumentation, 11, N 8 (2016) 08014(1—19), doi: 10.1088/1748-0221/11/08/P08014

17. G. Bonanno, G. Insua, A. Pagano, P. Piattelli, A. Spagano, G. Tortorici, S. Valenti. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 610, N 1 (2009) 93—97, doi: 10.1016/j.nima.2009.05.117

18. G. Bonanno, D. Marano, M. Belluso, S. Billotta, A. Grillo, S. Garozzo, G. Romeo, M. C. Timpanaro, IEEE Sensors J., 9154 (2014) 1—11

19. M. V. Nemallapudi, S. Gundacker, P. Lecoq. Phys. Med. Biol., 61, N 14 (2016) 5117—5140, doi: 10.1088/1748-0221/11/10/P10016

20. P. Eckert, H.-C. Schultz-Coulon, W. Shen, R. Stamen, A. Tadday. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 620, N 2-3 (2010) 217—226, doi: 10.1016/j.nima.2010.03.169

21. M. V. Nemallapudi, S. Gundacker, P. Lecoq, E. Auffray. J. Instrumentation, 11, N 10 (2016) 10016(1—20), doi: 10.1088/1748-0221/11/10/P10016

22. A. A. Bogdanov, Yu. V. Tuboltsev, Yu. V. Chichagov, S. N. Losev, G. S. Sokolovskii, A. M. Krassilchtchikov, E. E. Kholupenko. J. Phys.: Conf. Ser., 1697, N 1 (2020) 012015(1—7), doi: 10.1088/1742-6596/1697/1/012015

23. V. Chmill, E. Garutti, R. Klanner, M. Nitschke, J. Schwandt. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 854 (2017) 70—81, doi: 10.1016/j.nima.2017.02.049

24. A. N. Otte, J. Hose, R. Mirzoyan, A. Romaszkiewicz, M. Teshima, A. Thea. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 567 (2006) 360—363, doi: 10.1016/j.nima.2006.05.145