在评估是否选择合适的 MPPC 或 APD 探测器时,需要根据特定的应用条件,例如峰值波长、光子数范围、脉冲频率和脉冲宽度,来计算和分析器件的性能参数,特别是像素恢复时间和线性度。本指南基于一份技术资料,介绍了如何进行此类性能计算的通用方法。
**MPPC 像素恢复时间与线性度计算**
要评估 MPPC 的线性度,需要关注像素恢复时间。资料中提到,计算像素恢复时间($T_{recovery}$)需要利用 MPPC 的典型增益、像素电容和淬灭电阻值。例如,对于 S13360-3050,通过计算得出像素恢复时间约为 63 ns。然后,需要将这个恢复时间与应用的脉冲宽度进行比较。如果满足 $PW < T_{recovery}$(即脉冲宽度小于像素恢复时间),则可以使用特定的公式来预测 MPPC 的预期响应,并与理想响应进行比较,以找出非线性度达到 10% 的光子数点。
* **MPPC 线性度分析**:通过上述计算,可以确定 MPPC 在特定非线性度要求下的工作光子数上限。例如,对于 S13360-3050,10% 非线性度的点大约在 2000 光子处;而对于 S13360-3025,则大约在 12000 光子处。
* **脉冲速率线性度**:同时,还需要检查脉冲速率是否在器件的线性度范围内。如果最短的脉冲间隔时间大于 MPPC 的像素恢复时间,则认为该应用处于脉冲速率线性度范围内。
**APD 的性能评估**
当 MPPC 的线性度在较低光子数区间出现限制时,可以评估使用 APD 探测器。评估 APD 的性能需要考虑其量子效率(QE)、暗电流($I_d$)、光子响应等参数,并结合读出电路的噪声和带宽进行 S/N 比的计算。
* **APD 线性度**:评估 APD 的线性度时,需要计算其电荷存储容量,并将其与应用要求的最大光子数进行比较。如果计算出的最大可探测光子数大于应用的最大光子数,则认为该应用在 APD 的脉冲高度线性度范围内。
**总结**
选择合适的探测器是一个综合过程,需要比较 MPPC 和 APD 在不同工作条件下的性能指标(如线性度、S/N 比)。最终的选择还需要结合成本等因素进行权衡。