硅PIN光电探测器阵列的串扰分析

在利用高密度线性阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量。文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析,通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真,分析了像元间的电串扰特性,同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响。仿真结果表明,保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构,在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5。

适用400Gbit/s接收系统的铟磷基低暗电流高带宽倏逝波耦合光电探测器阵列

相较于面入射型和边入射型光电探测器,倏逝波耦合型光电探测器(evanescent coupling photodetector,ECPD)能够同时具备高带宽和高量子效率,因此在高速光通信领域有着广袤的应用前景.ECPD由稀释波导、单模脊波导和PIN光电二极管组成,通过倏逝波定向耦合提高光纤入射光到探测器吸收芯层的耦合效率.本文详细介绍了一种铟磷基ECPD阵列的结构设计、实验制备和测试结果.测试结果表明,制备的ECPD暗电流较低,在–3和0 V外加偏压下探测器暗电流低至215和1.23 pA.在有源区面积为5μm×20μm的情况下,器件仍能有较高响应度,为0.5 A/W(无增透膜).对探测器进行高频性能测试,探测器阵列的所有探测器带宽均超过25 GHz,总带宽400 GHz,可以集成任意光学器件.

高速光电探测器阵列实时信号处理系统

高速光电探测器阵列可对脉冲辐射场的时空分布进行高时间分辨连续测量,但对信号处理电路的性能和紧凑性提出了极为苛刻的要求。探测器阵列的信号处理主要包括探测器模拟信号调理前端和高速模拟信号实时采样处理后端。针对32通道1维光电探测器阵列,设计实现了后端实时信号处理系统。该系统采用多通道高速ADC和FPGA实现了探测器模拟信号的12bit量化,采样频率为75 MHz;针对多通道ADC输出的高速串行信号,设计实现了低开销的时钟对齐与帧识别电路,时钟对齐精度为78ps,保证了对多路高速串行数据的正确获取;基于高性能FPGA,实现了对32个采样通道数据的实时处理与存储,信号处理电路的数据获取和实时处理速度达28.8Gb/s。

强脉冲γ射线能谱测量仪研制

研制出了一种用于强脉冲γ射线能谱测量的能谱仪,在感应电压叠加器实验平台上,测量了阳极杆箍缩二极管产生的强脉冲γ射线能谱。选择适合强脉冲γ射线测量的Si-PIN探测器阵列和铅过滤片作为测量系统,通过在能谱仪的前部放置不同厚度的铅衰减片,测量了感应电压叠加器的强脉冲γ射线的强度。理论计算了不同能量的光子经过不同厚度的铅衰减片以后在探测器阵列上的能量沉积,得到了探测器的灵敏度曲线。利用探测器上的理论计算的电荷量和实验波形的对应关系,求解了该加速器的能谱。光子的最高能量约为1.44 MeV,平均能量为0.68 MeV,其中能量在0.4-0.8 MeV范围内的光子数最多,占74.3%。

微分吸收法测量二极管电压

给出了微分吸收法测量二极管电压的基本原理和实验结果。利用MCNP程序对轫致辐射-衰减-探测器系统建模,模拟得到了输出剂量与二极管工作电压关系拟合曲线。建立了微分吸收法测量二极管电压测量系统,通过在探测器前端放置不同厚度的吸收片,得到了衰减程度不同的波形。结合理论计算的拟合曲线和实验波形,利用迭代法计算得到了晨光号加速器二极管电压,电压峰值为0.58 MV。和传统方法所测得二极管工作电压进行了比较,结果较为一致。

15～600 keV脉冲硬X射线能谱测量

介绍了基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理及设计思路,完成了探测器及吸收片的选型,设计了射线准直系统,研究了散射对测量的影响,以12路PIN探测器阵列及铜、铝吸收片为测量核心部件研制了脉冲硬X射线能谱测量系统。实验测量了真空环境下"闪光二号"加速器串级二极管产生的脉冲硬X射线强度,获得了不同衰减程度的实验波形,通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱,光子最高能量约600 keV,平均能量约89.1 keV,与理论计算的结果比较符合。