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Silicon photomultipliers, often called "Si … Silicon photomultipliers, often called "SiPM" in the literature, are solid-state single-photon-sensitive devices based on Single-photon avalanche diode (SPAD) implemented on common silicon substrate. The dimension of each single SPAD can vary from 10 to 100 micrometres, and their density can be up to 10000 per square millimeter. Every SPAD in SiPM operates in Geiger mode and is coupled with the others by a metal or polysilicon quenching resistor. Although the device works in digital/switching mode, most of SiPM are an analog device because all the microcells are read in parallel, making it possible to generate signals within a dynamic range from a single photon to 1000 photons for a device with just a square-millimeter area. More advanced readout schemes are utilized for the lidar applications. The supply voltage (Vb) depends on APD technology used and typically varies between 20 V and 100 V, thus being from 15 to 75 times lower than the voltage required for a traditional photomultiplier tube's (PMT) operation. Typical specifications for a SiPM:
* Photo detection efficiency (PDE) ranges from 20 to 50%, depending on device and wavelength, being similar to a traditional PMT
* Gain (G) is also similar to a PMT, being about 106
* G vs. Vb dependence is linear and does not follow a power law like in the case of PMTs
* Timing jitter is optimized to have a photon arrival time resolution of about 100-300 ps
* Signal decay time is inversely proportional to square root of photoelectrons number within an excitation event
* The signal parameters are practically independent of external magnetic fields, in contrast to vacuum PMTs
* Afterpulsing probability (3-30%), defined as probability of spurious second pulses after single photon arrival
* Dark count density is frequency of pulses in absence of illumination (105-106 pulses/s/mm2)
* Small dimensions and lower voltages permit extremely compact, light and robust mechanical design SiPM for medical imaging are attractive candidates for the replacement of the conventional PMT in PET and SPECT imaging, since they provide high gain with low voltage and fast response, they are very compact and compatible with magnetic resonance setups. Nevertheless, there are still several challenges, for example, SiPM requires optimization for larger matrices, signal amplification and digitization.es, signal amplification and digitization.
, Un fotomultiplicador de silicio o SiPM es … Un fotomultiplicador de silicio o SiPM es un detector de luz formado por una matriz de fotodiodos de avalancha (APDs) en un sustrato de silicio. Podría convertirse pronto en el sustituto del tradicional tubo fotomultiplicador. Cada fotodiodo de avalancha tiene un tamaño entre 20 y 100 micrómetros, y la matriz puede reunir hasta 1000 fotodiodos en un milímetro cuadrado. Cada uno de los fotodiodos de avalancha se opera en modo Geiger, o sea, produce una avalancha de electrones cuando recibe al menos un fotón e independientemente de su número o energía. El fotomultiplicador de silicio se opera con flujos de luz pequeños, de forma que no haya nunca más de un fotón por cada fotodiodo. De esta forma, basta con contar el número de fotodiodos que ha producido una avalancha para contar el número total de fotones que ha alcanzado el detector. El voltaje con el que se opera depende de la tecnología del detector, pero típicamente está entre 25 y 70 voltios. Es por tanto, de 30 a 50 veces más bajo que el que se aplica a un tubo fotomultiplicador, lo que facilita su manipulación. Los SiPMs fueron inventados en Rusia en el Instituto de Moscú de Física e Ingeniería [1-5]. La idea original ha sido utilizada con numerosas variaciones por empresas como SensL, Photonique, Hamamatsu, Voxtel Inc. o STMicroelectronics.mamatsu, Voxtel Inc. o STMicroelectronics.
, Il SiPM, o Silicon Photomultiplier, è un tipo di fotomoltiplicatore al silicio.
, Un fotomultiplicador de silici o SiPM (de … Un fotomultiplicador de silici o SiPM (de les seves sigles del nom en anglès Silicon PhotoMultiplier) és un detector de llum format per una matriu de fotodíodes d'allau (APDS) en un substrat de silici. Es considera una evolució del tradicional tub fotomultiplicador. Cada fotodíode d'allau té una mida entre 20 i 100 micròmetres, i la matriu pot reunir fins a 1000 fotodíodes en un mil·límetre quadrat. Cada un dels fotodíodes d'allau opera en mode Geiger, és a dir, produeix una allau d'electrons quan rep com a mínim un fotó independentment del seu nombre o energia. El fotomultiplicador de silici opera amb fluxos de llum petits, de manera que no hi hagi mai més d'un fotó per cada fotodíode. D'aquesta manera, només cal comptar el nombre de fotodíodes que han produït una allau per comptar el nombre total de fotons que han assolit el detector. El voltatge amb el qual opera depèn de la tecnologia del detector, però típicament està entre 25 i 70 volts. És, per tant, de 30 a 50 vegades més baix que el que s'aplica a un tub fotomultiplicador, cosa que en facilita la seva manipulació. Els SiPMs van ser inventats a Rússia a l'Institut de Moscou de Física i Enginyeria. La idea original ha estat utilitzada amb nombroses variacions per empreses com SensL, Photonique, Hamamatsu, Voxtel Inc i STMicroelectronics.amamatsu, Voxtel Inc i STMicroelectronics.
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, Un fotomultiplicador de silicio o SiPM es … Un fotomultiplicador de silicio o SiPM es un detector de luz formado por una matriz de fotodiodos de avalancha (APDs) en un sustrato de silicio. Podría convertirse pronto en el sustituto del tradicional tubo fotomultiplicador. Cada fotodiodo de avalancha tiene un tamaño entre 20 y 100 micrómetros, y la matriz puede reunir hasta 1000 fotodiodos en un milímetro cuadrado. Cada uno de los fotodiodos de avalancha se opera en modo Geiger, o sea, produce una avalancha de electrones cuando recibe al menos un fotón e independientemente de su número o energía. El fotomultiplicador de silicio se opera con flujos de luz pequeños, de forma que no haya nunca más de un fotón por cada fotodiodo. De esta forma, basta con contar el número de fotodiodos que ha producido una avalancha para contar el número toido una avalancha para contar el número to
, Un fotomultiplicador de silici o SiPM (de … Un fotomultiplicador de silici o SiPM (de les seves sigles del nom en anglès Silicon PhotoMultiplier) és un detector de llum format per una matriu de fotodíodes d'allau (APDS) en un substrat de silici. Es considera una evolució del tradicional tub fotomultiplicador. Cada fotodíode d'allau té una mida entre 20 i 100 micròmetres, i la matriu pot reunir fins a 1000 fotodíodes en un mil·límetre quadrat. Cada un dels fotodíodes d'allau opera en mode Geiger, és a dir, produeix una allau d'electrons quan rep com a mínim un fotó independentment del seu nombre o energia. El fotomultiplicador de silici opera amb fluxos de llum petits, de manera que no hi hagi mai més d'un fotó per cada fotodíode. D'aquesta manera, només cal comptar el nombre de fotodíodes que han produït una allau per comptar el nome han produït una allau per comptar el nom
, Il SiPM, o Silicon Photomultiplier, è un tipo di fotomoltiplicatore al silicio.
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Fotomultiplicador de silicio
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, Fotomultiplicador de silici
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