MPPC及其在激光測(cè)距中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2022-04-27 21:43
多像素光子計(jì)數(shù)器(Multi-Pixel Photon Counter,MPPC),亦稱硅光電倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM),是一種弱光探測(cè)器,它能夠?qū)蝹(gè)光子進(jìn)行響應(yīng),具有良好的光子數(shù)分辨能力,是與其它探測(cè)器相比最突出的特點(diǎn)。MPPC的結(jié)構(gòu)是由幾百至幾萬(wàn)個(gè)工作在蓋革模式下的雪崩光電二極管(G-APD)單元并聯(lián)集成在同一塊硅片上構(gòu)成,所有單元共用電極輸出信號(hào),其中每個(gè)G-APD單元串聯(lián)一個(gè)幾百千歐的高值電阻,主要起雪崩淬滅作用。MPPC因其具有對(duì)弱光敏感,能夠?qū)喂庾舆M(jìn)行分辨,體積小,易于集成,不易于受磁場(chǎng)干擾,成本低等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為弱光探測(cè)領(lǐng)域一個(gè)研究熱點(diǎn),主要應(yīng)用于核物理、地形地貌勘測(cè)、醫(yī)學(xué)成像、激光測(cè)距等領(lǐng)域。本論文主要工作內(nèi)容和結(jié)果包括以下幾部分:1.對(duì)MPPC的光電特性和超動(dòng)態(tài)范圍特性進(jìn)行了詳細(xì)的描述與分析。發(fā)現(xiàn)了MPPC的超動(dòng)態(tài)范圍特性是傳統(tǒng)理論所無(wú)法解釋的,針對(duì)該問題,本論文進(jìn)行了詳細(xì)地理論推導(dǎo),給出了合理的機(jī)理解釋,認(rèn)為這種超動(dòng)態(tài)范圍的現(xiàn)象可能源于非高場(chǎng)區(qū)也存在一個(gè)比較小的增益,而且理論推導(dǎo)出其增益值大致在250左右。2.便攜式MPP...
【文章頁(yè)數(shù)】:53 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
1 緒論
1.1 MPPC發(fā)展史
1.2 MPPC的研究現(xiàn)狀
1.3 常見的激光測(cè)距的原理和方法
1.3.1 脈沖激光測(cè)距
1.3.2 相位激光測(cè)距
1.3.3 干涉激光測(cè)距
1.3.4 調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距
1.4 論文研究工作的內(nèi)容和意義
2 MPPC的工作原理和光電特性
2.1 MPPC的工作原理
2.2 MPPC的主要光電特性
2.2.1 光子探測(cè)效率
2.2.2 增益
2.2.3 光學(xué)串話特性
2.2.4 伏安特性
3 MPPC的超動(dòng)態(tài)范圍現(xiàn)象和機(jī)理分析
3.1 MPPC的超動(dòng)態(tài)范圍現(xiàn)象
3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和現(xiàn)象描述
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
3.4 本章小結(jié)
4 便攜式MPPC模塊
4.1 MPPC模塊制作原理
4.2 MPPC模塊光子計(jì)數(shù)性能的測(cè)試方法
4.3 MPPC模塊性能分析
4.4 本章小結(jié)
5 MPPC在激光測(cè)距中的應(yīng)用
5.1 MPPC激光測(cè)距的實(shí)驗(yàn)原理與裝置
5.2 激光測(cè)距的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.3 激光測(cè)距系統(tǒng)信噪比的提高
5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文清單
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于雙邊帶調(diào)制的頻率掃描干涉型激光測(cè)距技術(shù)[J]. 陳希倫,王祥傳,潘時(shí)龍. 光子學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]SiPM核輻射探測(cè)器電路設(shè)計(jì)[J]. 譚曉明,蒲忠勝,魏志勇,皮本松,王振. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2016(04)
[3]基于SiPM的乳腺專用PET探測(cè)模塊研制與評(píng)價(jià)[J]. 盧貞瑞,黃先超,李琳,王英杰,周魏,顧笑悅,葛良全,章志明. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2016(03)
[4]光電效應(yīng)伏安特性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究[J]. 王林香. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2016(01)
[5]硅光電倍增器在劑量測(cè)量中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J]. 陳法國(guó),韓毅,于偉躍,沈華亞. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2016(01)
[6]多像素光子計(jì)數(shù)器(MPPC)的性能測(cè)試[J]. 馬付平,張廣鑫,張高龍,王濤峰. 物理與工程. 2015(04)
[7]硅光電倍增探測(cè)器溫度特性分析與實(shí)驗(yàn)[J]. 戴澤,全林,程曉磊,張艷,王鯤鵬. 飛行器測(cè)控學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]線性調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距儀原理及性能分析[J]. 陳峰,張曉永,尚生華. 計(jì)測(cè)技術(shù). 2012(04)
[9]SiPM陣列電子特性建模和三維測(cè)深儀前端電子學(xué)優(yōu)化[J]. 聶瑞杰,徐智勇,張啟衡,王華闖,程華. 光學(xué)精密工程. 2012(08)
[10]多像素光子計(jì)數(shù)器在單光子探測(cè)中的應(yīng)用[J]. 趙帥,郭勁,劉洪波,馮強(qiáng). 光學(xué)精密工程. 2011(05)
博士論文
[1]半導(dǎo)體光電探測(cè)器中載流子輸運(yùn)過程研究[D]. 馬麗芹.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005
碩士論文
[1]新型半導(dǎo)體材料/石墨烯肖特基結(jié)光電探測(cè)器的制備與性能研究[D]. 張騰飛.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]激光測(cè)距研究與設(shè)計(jì)[D]. 耿捷.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[3]MPPC陣列探測(cè)器在衛(wèi)星激光測(cè)距中的應(yīng)用研究[D]. 和麗娟.中國(guó)科學(xué)院研究生院(云南天文臺(tái)) 2016
[4]基于溫度補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ繫PPC增益穩(wěn)定性及一致性研究[D]. 方燦.廣西大學(xué) 2015
[5]多通道時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的研究[D]. 陳兆東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]光通信中高性能光探測(cè)器的性能分析及其測(cè)試方法的研究[D]. 賀達(dá)敏.北京郵電大學(xué) 2013
[7]雪崩型光電二極管陣列器件的設(shè)計(jì)與分析[D]. 張際青.南京理工大學(xué) 2007
本文編號(hào):3649207
【文章頁(yè)數(shù)】:53 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
1 緒論
1.1 MPPC發(fā)展史
1.2 MPPC的研究現(xiàn)狀
1.3 常見的激光測(cè)距的原理和方法
1.3.1 脈沖激光測(cè)距
1.3.2 相位激光測(cè)距
1.3.3 干涉激光測(cè)距
1.3.4 調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距
1.4 論文研究工作的內(nèi)容和意義
2 MPPC的工作原理和光電特性
2.1 MPPC的工作原理
2.2 MPPC的主要光電特性
2.2.1 光子探測(cè)效率
2.2.2 增益
2.2.3 光學(xué)串話特性
2.2.4 伏安特性
3 MPPC的超動(dòng)態(tài)范圍現(xiàn)象和機(jī)理分析
3.1 MPPC的超動(dòng)態(tài)范圍現(xiàn)象
3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和現(xiàn)象描述
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
3.4 本章小結(jié)
4 便攜式MPPC模塊
4.1 MPPC模塊制作原理
4.2 MPPC模塊光子計(jì)數(shù)性能的測(cè)試方法
4.3 MPPC模塊性能分析
4.4 本章小結(jié)
5 MPPC在激光測(cè)距中的應(yīng)用
5.1 MPPC激光測(cè)距的實(shí)驗(yàn)原理與裝置
5.2 激光測(cè)距的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.3 激光測(cè)距系統(tǒng)信噪比的提高
5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文清單
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于雙邊帶調(diào)制的頻率掃描干涉型激光測(cè)距技術(shù)[J]. 陳希倫,王祥傳,潘時(shí)龍. 光子學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]SiPM核輻射探測(cè)器電路設(shè)計(jì)[J]. 譚曉明,蒲忠勝,魏志勇,皮本松,王振. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2016(04)
[3]基于SiPM的乳腺專用PET探測(cè)模塊研制與評(píng)價(jià)[J]. 盧貞瑞,黃先超,李琳,王英杰,周魏,顧笑悅,葛良全,章志明. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2016(03)
[4]光電效應(yīng)伏安特性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究[J]. 王林香. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2016(01)
[5]硅光電倍增器在劑量測(cè)量中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J]. 陳法國(guó),韓毅,于偉躍,沈華亞. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2016(01)
[6]多像素光子計(jì)數(shù)器(MPPC)的性能測(cè)試[J]. 馬付平,張廣鑫,張高龍,王濤峰. 物理與工程. 2015(04)
[7]硅光電倍增探測(cè)器溫度特性分析與實(shí)驗(yàn)[J]. 戴澤,全林,程曉磊,張艷,王鯤鵬. 飛行器測(cè)控學(xué)報(bào). 2015(03)
[8]線性調(diào)頻連續(xù)波激光測(cè)距儀原理及性能分析[J]. 陳峰,張曉永,尚生華. 計(jì)測(cè)技術(shù). 2012(04)
[9]SiPM陣列電子特性建模和三維測(cè)深儀前端電子學(xué)優(yōu)化[J]. 聶瑞杰,徐智勇,張啟衡,王華闖,程華. 光學(xué)精密工程. 2012(08)
[10]多像素光子計(jì)數(shù)器在單光子探測(cè)中的應(yīng)用[J]. 趙帥,郭勁,劉洪波,馮強(qiáng). 光學(xué)精密工程. 2011(05)
博士論文
[1]半導(dǎo)體光電探測(cè)器中載流子輸運(yùn)過程研究[D]. 馬麗芹.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005
碩士論文
[1]新型半導(dǎo)體材料/石墨烯肖特基結(jié)光電探測(cè)器的制備與性能研究[D]. 張騰飛.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]激光測(cè)距研究與設(shè)計(jì)[D]. 耿捷.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[3]MPPC陣列探測(cè)器在衛(wèi)星激光測(cè)距中的應(yīng)用研究[D]. 和麗娟.中國(guó)科學(xué)院研究生院(云南天文臺(tái)) 2016
[4]基于溫度補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ繫PPC增益穩(wěn)定性及一致性研究[D]. 方燦.廣西大學(xué) 2015
[5]多通道時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的研究[D]. 陳兆東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]光通信中高性能光探測(cè)器的性能分析及其測(cè)試方法的研究[D]. 賀達(dá)敏.北京郵電大學(xué) 2013
[7]雪崩型光電二極管陣列器件的設(shè)計(jì)與分析[D]. 張際青.南京理工大學(xué) 2007
本文編號(hào):3649207
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