Учебный эксперимент: влияние температуры на характеристики SiPM

Цель эксперимента:

Усиление, шум и эффективность регистрации фотонов в SiPM, работающем при фиксированном напряжении смещения, зависят от температуры. В данном эксперименте студент исследует влияние температуры на ключевые характеристики сенсора.

Основа эксперимента:

Усиление в SiPM, работающем при фиксированном напряжении смещения, изменяется с температурой, поскольку меняется напряжение пробоя Vbr .
Стабилизация усиления необходима и может быть достигнута за счёт отслеживания изменений Vbr и соответствующей корректировки напряжения смещения. Скорость этого изменения зависит от свойств материала сенсора.

Шум также зависит от температуры, поскольку определяется тепловой генерацией носителей заряда, поэтому ожидается выраженная температурная зависимость.

Проведение эксперимента:

В термостабилизированном боксе установите один из сенсоров (SP5650C) на модуль SP5600 и подключите его аналоговый выход ко входу оцифровщика DT5720A. Оптически соедините светодиод и сенсор с помощью оптоволокна, предварительно нанеся оптическую контактную пасту на концы.
Установите внутренний режим триггера на модуле SP5601 и подключите его выход триггера ко входу Trigger IN на DT5720A. Подключите модули к компьютеру через USB и включите питание.
Через графический интерфейс LabView выполните синхронизацию интеграции сигнала, и для каждого значения температуры и напряжения смещения регистрируйте спектр фотонов и измеряйте тёмные счёты и оптические перекрёстные срабатывания.

Блок-схема экспериментального оборудования:

Результаты эксперимента: 

График показывает зависимость усиления от температуры при различных напряжениях смещения.
Изменение напряжения пробоя с температурой позволяет измерить температурный коэффициент чувствительности сенсора, выражаемый в милливольтах на градус Цельсия.
По двум наборам данных — значениям напряжения и температур — можно определить наклон зависимости напряжения пробоя от температуры, что позволяет рассчитать температурную компенсацию для стабильной работы сенсора.

Зависимость усиления SiPM от температуры при различных значениях напряжения смещения:

Зависимость усиления SiPM от напряжения смещения при различных значениях температуры: