SiPM阵列电子特性建模和三维测深仪前端电子学优化
SiPM电子学模型的建立与参数提取
师 范大学半导体新器 件实 验室 硕士 研究 生 ， 主要 从 事半导体辐射探测器研究 。
结所形成 的高场 区， 由于高场区的碰撞电离效
应激发更多的电子． 空穴对从而产生一个较大
１ ２９ ３
的信号 电流 ， 器 件 具有 内部 增 益 。雪 崩倍 增 使
过程 时 间很 短 ， 般 为亚 纳 秒 量级 … 。 当所 加 一
袁 俊 ， 小 波 ， 胡 梁 琨 ， 杨 茹 ， 德 俊 韩
（ 北京 师范大学核科学与技术学 院 ， 北京 １０ ７ ） ０ ８５
摘要 ： Ｓ Ａ 以 Ｐ Ｄ等效 电路为基础建立 了简单实用 的 ＳＰ 的电子学模 型 ， ｉＭ 对模 型 中各 电学参数 及其
对 器件性能的影 响进 行 了详细探讨 ， 以 １本滨松公 司的 ＭＰ Ｃ器件为 例介绍 了模 型参数 的提取方法 。 并 ３ Ｐ
盖革 雪 崩 光 电二 极 管 阵 列 （ Ｇ Ｐ ， Ｍ— Ａ Ｄ） 也 称 为硅光 电倍 增 管 ＳＰ Ｓｌｏ ｈｔ ｌｐｉ ｉＭ（ ｉｃｎＰｏｏ ｔ ｌ ｉ ｍｕ ｉ － ｅ）适 合应 用于 弱光探 测 。相 比于 传统 的光 电 ｒ， 倍增 管 ，ｉＭ 具有 单光 子 响应 、 益 较 大 、 磁 ＳＰ 增 对 场不敏 感 、 制作工 艺 简单 、 成本 低 、 积小 、 于 体 易 Ｃ Ｓ工 艺集 成 、 作 电压 低 等 优 点 ， ＭＯ 工 近年 来 得 到 了迅 速 发 展 ， 认 为在 不 久 的 将 来 能成 为 光 被
型， 并以 日 本滨松公 司的 Ｍ Ｐ Ｐ Ｃ为例介绍模型 参数 的提取方法。
入射激 发的雪崩… 。通过一个 串联 在终端 的 取信号电阻， 各个单元的雪崩 电流信号叠加在
１ ＳＰ 电子学模型 ｉＭ
SiPM光子探测性能分析及高精度多光子探测研究
SiPM光子探测性能分析及高精度多光子探测研究SiPM (Silicon Photomultiplier,硅光电倍增阵列),是一种新型的半导体光子计数探测器件,由数百至数千个硅雪崩光电二极管微元(Si-APD microcell)分别串联淬灭电阻而集成。
工作于盖革模式下的SiPM具有快速的光子响应速率、卓越的光子数分辨能力、较高的光子探测效率、宽的光谱响应范围、低的工作电压、较强的抗磁场干扰能力及抗冲击等性能优点,在微弱荧光探测、核医学成像、DNA排序、高能物理、天体物理等领域有着极其广泛的应用前景。
目前国内外对于SiPM的单光子探测性能及应用已有相关研究,但是并没有针对光子数量为几个到十几个范围内的多光子探测作深入研究。
因此,进一步研究SiPM的光子探测性能,对其高精度多光子探测进行统计分析,将是本文的工作重点。
本文以滨松公司的Hamamatsu S10362-11-050U系列SiPM作为多光子探测核心器件,从微元结构和工作原理出发,分析其多光子探测性能,然后通过大量的实验测试及数据统计分析,建立了基于SiPM的脉冲光信号的多光子探测数学模型,并对其响应的多光子数量进行了高精度统计计算。
具体工作内容包括：(1)分析了Hamamatsu S10362-11-050U系列SiPM的结构特点及其在盖革模式下的工作原理,给出了其微元的等效电路模型,并对器件关键参数做了详细分析；(2)设计了SiPM测试系统电路原理图、PCB板,搭建了SiPM暗计数测试系统,通过大量的实验测试数据,对暗计数波形进行了统计分析,为后续的高精度多光子计数探测提供了理论基础；(3)重点分析和研究了基于SiPM的激光脉冲信号高精度多光子探测。
设计了以激光脉冲作为的激励源的多光子测试系统,一方面对实验测试数据进行统计分析,建立了基本的高斯和分布(Sum of Gaussian distribution)数学模型；另一方面依据相干光源的分布特性,建立了基于SiPM的多光子泊松分布(Poisson distribution)数学模型,并根据两种数学模型对原始的测试数据进行统计匹配,给出匹配后的结果；最后结合理论推导及实验数据计算出了激光脉冲中所包含的光子数量,并对匹配效果做了比较,计算了两种数学模型下的相对均方误差RMSE;(4)重点分析和研究了基于SiPM的LED纳秒脉冲光信号多光子探测。
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统1. 引言1.1 SiPM技术概述SiPMs offer several advantages over traditional photomultiplier tubes (PMTs), including compact size, robustness, insensitivity to magnetic fields, and lower operating voltages. These features make SiPMs ideal for applications requiring high sensitivity, such as medical imaging, environmental monitoring, and particle physics experiments.1.2 弱光探测系统的重要性弱光探测系统在科学研究和工业应用中扮演着至关重要的角色。
随着科技的日益发展，越来越多的应用需要对弱光信号进行高效、高灵敏度的检测和测量。
弱光信号包含了许多重要信息，例如光生物学、天文学、光通信、医学成像等领域都需要对微弱的光信号进行探测和分析。
在某些情况下，这些信号甚至只是由几个光子构成，因此对于弱光探测系统的要求非常高。
弱光探测系统的重要性体现在其对高灵敏度、高响应范围和快速响应速度的要求。
只有具备这些特点的弱光探测系统，才能够准确地捕捉和分析微弱的光信号，从而实现相关领域的科学研究和工业应用。
发展基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统具有极其重要的意义。
SiPM技术的特点可以满足这些要求，其高灵敏度、低噪声、快速响应速度等特点使其在弱光探测系统中具有广阔的应用前景。
对于弱光探测系统而言，引入SiPM技术是一种有效的解决方案，可以提升系统的性能和可靠性，推动科学研究和工业应用的发展。
2. 正文2.1 SiPM技术原理及特点SiPM（Silicon Photomultiplier）是一种基于硅的单光子探测器，最初由华中科技大学的钟颖教授团队开发。
《电力电子系统建模与仿真》题集
《电力电子系统建模与仿真》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.在电力电子系统建模过程中，哪一种软件工具常被用于进行系统级仿真分析？（ ）A. Microsoft OfficeB. AutoCADC. MATLAB/SimulinkD. Photoshop2.PWM （脉宽调制）技术中，通过调节什么参数来控制开关管的导通时间？（ ）A. 电压幅值B. 电流频率C. 脉冲宽度D. 电容容量3.在Simulink环境中，哪个模块库提供了丰富的电力电子元件模型用于系统仿真？（ ）A. Simulink Control DesignB. SimPowerSystemsC. Communications System ToolboxD. Robotics System Toolbox4.电力电子系统建模的主要目的是什么？（ ）A. 提高系统美观性B. 分析和优化系统性能C. 增加系统复杂性D. 降低系统成本5.在进行电力电子系统仿真时，哪个因素对于仿真结果的准确性至关重要？（ ）A. 计算机的显示器尺寸B. 元器件模型的精度C. 仿真软件的安装位置D. 操作系统的版本6.SPWM （正弦脉宽调制）技术主要应用于哪种电力电子变换器？（ ）A. DC-DC变换器B. AC-DC整流器C. DC-AC逆变器D. AC-AC变频器7.PID控制器在电力电子系统中主要起什么作用？（ ）A. 增加系统噪声B. 提高系统稳定性C. 降低系统效率D. 增加系统功耗8.在电力电子系统仿真中，设置合适的仿真步长对结果有何影响？（ ）A. 不影响仿真结果B. 提高仿真速度但降低精度C. 平衡仿真速度和精度D. 只影响仿真过程中的动画效果9.电力电子系统中的核心元件是什么？（ ）A. 电阻和电容B. 电感和变压器C. 电力电子开关器件D. 传感器和执行器10.在进行DC-DC变换器仿真时，需要关注哪些性能指标？（ ）A. 变换效率和输出电压纹波B. 变换器的重量和体积C. 变换器的颜色和材质D. 变换器的生产厂家和品牌二、填空题（每题2分，共20分）1.电力电子系统建模中，常用的两种仿真方法是________________和________________。
三维技术在电力电子设备的研发中的应用
三维技术在电力电子设备的研发中的应用三维技术指的是将物体或者空间在三个方向上进行全方位的描述和展示的技术手段。
在电力电子设备的研发中，三维技术的应用可以为工程师提供更直观的设计方案和更准确的模拟数据，有助于提高设备的性能和稳定性。
本文将探讨三维技术在电力电子设备研发中的应用，并介绍一些具体的案例和实践经验。
1.提供直观的设计方案电力电子设备的设计通常需要考虑多个因素，包括功率密度、散热、EMI等。
传统的设计流程主要依靠二维图纸和计算模拟，工程师需要通过纸面或者屏幕上的平面图来理解设备的结构和布局，这样的设计过程会存在一定的局限性。
而通过三维技术，工程师可以直接在电脑上建立三维模型，并在其中进行设计和优化，这样可以更直观地理解和分析设备的结构和性能，为优化设计方案提供更有力的支持。
2.准确的模拟和分析在电力电子设备的研发过程中，需要进行很多的仿真和分析工作，以验证设计方案的可行性和稳定性。
传统的仿真工作通常通过有限元分析等方法进行，这些方法通常只能提供局部的信息，很难全面展现设备的复杂结构和性能。
而通过三维技术，工程师可以建立真实的三维模型，并在其中进行电磁场、热分析等多个方面的仿真工作，从而获得更准确和全面的仿真结果，为设计方案的优化提供更可靠的依据。
3.提高工程效率和降低成本利用三维技术进行设备设计和仿真可以显著提高工程效率。
传统的设计流程需要花费大量的时间和人力在绘图和仿真上，而通过三维技术，可以有效地减少设计和仿真的时间成本，同时也可以避免一些由于设计缺陷导致的重新设计和调试成本，从而降低了研发过程的成本。
二、具体案例和实践经验1.三维技术在变流器设计中的应用电力模块是电力电子设备中的重要组成部分，其设计需要考虑功率密度、散热等多个方面的因素。
一家电力电子设备制造公司在对其新型电力模块进行设计时，采用了三维技术，在三维模型中进行了功率密度、散热等多个方面的仿真工作，从而获得了更准确和全面的分析结果。
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统近年来，随着科学技术的迅速发展，光探测系统在各种领域中得到了广泛的应用。
特别是在弱光探测领域，对于高灵敏度和大响应范围的需求越来越迫切。
为了满足这一需求，基于硅光电倍增管（SiPM）的弱光探测系统成为了当前研究的热点之一，其在医学影像、核物理实验、天文观测等方面都有着广泛的应用前景。
SiPM是一种新型的光电探测器，具有高灵敏度、高速响应、低噪声等优点。
其基本原理是利用PN结的电子－空穴对在电场的作用下产生雪崩放大效应，从而实现对光信号的高效探测。
相比传统的光电倍增管，SiPM具有更高的光电探测效率、更低的光电子产生噪声、更快的响应速度和更宽的工作温度范围。
在弱光探测系统中，SiPM的高灵敏度和大响应范围使其能够有效地检测到微弱的光信号。
尤其在医学影像领域，SiPM可以用于PET（正电子发射断层扫描）成像系统中，实现对放射性同位素进行高灵敏度的探测和成像。
在核物理实验中，SiPM的高响应范围也能够满足对不同能量粒子的探测需求，为科学家们研究物质的基本性质提供了有效的手段。
为了进一步提高SiPM在弱光探测系统中的应用性能，研究人员们进行了大量的工作。
一方面，他们通过优化SiPM的结构和材料，提高了其灵敏度和响应速度。
他们还开发了一系列与SiPM配套的前端电子学器件，用于信号放大和处理，从而进一步提高了整个探测系统的性能。
在SiPM的结构优化方面，研究人员通过改变探测单元的尺寸和形状，优化了光电子产生的效率和噪声特性。
他们还利用新型的光学材料，提高了SiPM的光收集效率和抗辐照性能。
这些工作使得SiPM在弱光探测系统中的应用范围得到了进一步扩展。
针对SiPM的高灵敏度和大响应范围，研究人员还设计了一系列的前端电子学器件，用于对SiPM信号的放大和处理。
这些器件能够将SiPM输出的微弱信号转换为可读取的数字信号，并通过数字信号处理算法，提高了信噪比和时间分辨率。
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统近年来，随着科学技术的不断进步，弱光探测技术在许多领域得到了广泛应用，例如医学成像、环境监测、天文观测等。
而基于SiPM（Silicon Photomultiplier）的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统正是近年来在这一领域取得突破性进展的一种重要技术。
SiPM是一种新型的光电探测器，具有高光子探测效率、快速响应、低噪声等优势，因此被广泛应用于弱光探测系统中。
SiPM是一种新兴的光电子器件，由数百到数千个微小的光电二极管联合组成。
每个光电二极管都能够独立地放大光电子信号，并最终将它们相加以获得高灵敏度的整体探测效果。
这种结构使得SiPM具有相对较大的光响应范围和较高的光探测效率，可有效检测到微弱的光信号。
SiPM在弱光探测系统中的应用，主要得益于其在性能上的优势。
首先是高光子探测效率。
传统的光电倍增管（PMT）在探测弱光信号时，需要使用高压电源来实现光电子的倍增效应，这会使得PMT的发射率有所下降。
而SiPM不需要使用高压电源，从而避免了这一问题，同时还具有更高的光子探测效率。
其次是快速响应。
SiPM具有毫米级别的快速信号响应时间，可以迅速对光信号进行检测和响应，适用于需要高速数据采集的应用场景。
SiPM还具有较低的噪声水平和更宽的工作温度范围，使得其在各种复杂环境下均能够有效工作。
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统在医学成像方面有着广泛的应用前景。
医学成像技术一直是医学研究的重要方向之一，而随着微创手术、肿瘤检测等技术的不断发展，对高灵敏度、大响应范围的弱光探测系统的需求也越来越大。
SiPM的高光子探测效率和快速响应速度，使得它可以有效地用于放射性同位素成像、生物荧光成像等医学成像技术中，为医生提供更为准确、清晰的病灶信息，有助于提高诊断和治疗的精准度。
在环境监测领域，基于SiPM的弱光探测系统也有着广泛的应用前景。
环境监测需要对大气、水质、土壤等环境进行精准、实时的监测，而这些监测对象中有许多微弱的光信号需要检测。
宽带射频SiP集成工艺IP建模仿真技术及应用
(a) 专用夹具测试
（b) 探针测试
图 2 射频性能测试
图 3 给出了某传输结构的全模型和半模型对比
示 意 ，通常全模型用于生成测试样件图纸，根据两个 器件级联网络传输矩阵换算关系（如 图 4 )完成全模 型测试S 参数到半模型S 参数的去对称处理。
(a) 全模型
(b)半模型
图 3 某传输结构全模型与半模型
(中国电子科技集团公司第二 十 九 研 究 所 ，四 川 成 都 610036)
摘 要 ：宽 带 射 频 S iP 中包含不同功能基板、金丝金带级联、射频类同轴互连等工艺传输单元，这些 传 输 单 元 的 结 构 要 素 及 其 工 艺 容 差 对 组 件 的 宽 带 性 能 影 响 较 大 ，但 在 理 想 的 射 频 链 路 仿 真 往 往 被 忽 略 ，导 致 实 测 与 仿 真 设 计 值 偏 差 较 明 显 。针 对 此 问 题 ，文 中 通 过 电 磁 仿 真 优 化 、射 频 性 能 提 参 、神 经网络建模及封装技术，开发了一批宽带微波集成工艺IP ，并以一款宽带射频S iP 产品为对象完成 射频仿真与实测验证，结果表明，集成工艺I P 在功能和性能上均满足精细化射频链路仿真设计的 需 求 ，可 以 明 显 提 升 微 波 电 路 设 计 与 工 艺 的 耦 合 度 及 仿 真 精 度 。 关 键 词 ：宽带射频；集成工艺建模;射频链路仿真 中 图 分 类 号 : TN850;TN92 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 ：1673-5692(2021 )0 5 4 194)7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 频率/GHz
(c) 金丝级联插入损耗
图 6 金丝级联传输实测
sipm发展现状及未来趋势分析
sipm发展现状及未来趋势分析摘要：本文旨在探讨同步栅极凝聚物成像器件（SIPM）的发展现状及未来趋势。
首先，本文将概述SIPM的工作原理和特点。
接着，通过对当前SIPM市场的调研，将分析其在不同领域的应用情况。
然后，本文将讨论SIPM的发展趋势，包括技术改进、成本降低和应用拓展。
最后，本文将总结SIPM的前景并提出一些建议。
1. 引言同步栅极凝聚物成像器件（SIPM）是一种基于硅光电二极管阵列的光电子探测器。
它具有高增益、低暗计数率、快速响应和高度集成化的特点。
SIPM在医学成像、核物理、高能物理实验、飞行时间测量、激光雷达等领域得到了广泛应用。
2. SIPM发展现状SIPM是近年来光电子技术领域的一项重要研究成果。
目前，国际上主要的SIPM制造商包括Hamamatsu、SensL、Excelitas等。
这些公司不断提升SIPM的性能，并推出各种型号的产品。
SIPM的性能指标包括增益、峰宽、暗计数率、线性度等，不同应用领域对这些指标的要求存在差异。
3. 应用领域分析3.1 医学成像SIPM在医学成像领域有着广泛的应用，特别是在正电子发射断层成像（PET）领域。
SIPM能够提供高增益和快速响应的特点，从而提高图像的分辨率和灵敏度。
此外，SIPM还可以用于放射性核素测量和粒子疗法。
3.2 高能物理实验SIPM在高能物理实验中广泛用于粒子鉴别、触发和时间测量。
它的快速响应和低暗计数率使其成为粒子物理实验中的理想选择。
同时，SIPM还能抵抗辐射损伤，在强辐射环境下有较长的使用寿命。
3.3 光子计数SIPM在光子计数领域表现出色。
它的高增益和低暗计数率使其成为高灵敏度的光子计数器。
可以广泛应用于量子通信、光学测量和光子计数等领域。
4. SIPM的发展趋势4.1 技术改进未来，SIPM的发展将继续技术改进的方向发展。
如降低暗计数率、提高线性度、增加集成度等。
此外，还有针对不同应用需求的特殊技术改进，例如在高粒子通量环境下的抗辐射损伤性能改进。
sipm 波形
sipm 波形引言概述：Single Photon Avalanche Diode (SPAD)是一种敏感于单光子的探测器，而基于SPAD的单光子波形测量在光学和量子通信领域具有广泛的应用。
本文将深入探讨与SPAD相关的波形测量技术，着重介绍SIPM（Silicon Photomultiplier）波形的获取、处理及其在不同应用场景中的优势。
正文内容：1. SIPM波形获取原理1.1 SIPM基本原理：解释SIPM的基本构造和工作原理，包括其由一系列微小光电二极管（APD）组成的结构。
强调SIPM的灵敏度和高增益，使其成为光子计数领域的理想选择。
1.2 SIPM波形产生机制：详细阐述SIPM在接收光信号后产生波形的机制，包括光电二极管中电子的产生、电子的运动和电子产生的时间分布等。
探讨SIPM的波形形成过程中所受到的噪声源和其他影响因素。
1.3 波形获取技术：探讨不同的SIPM波形获取技术，包括时间到数字转换器（TDC）和电荷到数字转换器（QDC）等。
强调在SIPM波形获取中，高时间分辨率和低噪声的重要性。
1.4 光子计数与波形分析：分析SIPM波形在光子计数中的应用，包括通过波形分析提高光子计数的准确性。
强调波形分析对于区分单光子事件和多光子事件的重要性，以及其在量子通信和量子计算中的潜在应用。
2. SIPM波形处理与优化技术2.1 波形去噪与信噪比提升：探讨SIPM波形中常见的噪声源，如电子噪声和热噪声，并介绍相应的去噪技术。
强调信噪比的提升对于准确的波形分析和事件判别的重要性。
2.2 时间分辨率的提高：详细分析影响SIPM时间分辨率的因素，如光电子的扩散和二次发射效应等。
探讨通过采用新型材料和改进探测器设计来提高时间分辨率的技术。
2.3 波形采样率与数据量优化：强调在SIPM波形获取中，波形采样率的选择对于数据量和存储空间的影响。
探讨如何通过合理的波形采样率选择，实现数据量的有效优化。
2.4 温度对SIPM波形的影响：分析温度对SIPM性能的影响，包括对增益、时间分辨率和噪声的影响。
射频集成电路系统 eda 关键技术与应用
射频集成电路系统 eda 关键技术与应用射频集成电路(RFIC) 是一种集成了射频电路的微电子芯片，它在无线通信、雷达、卫星通信等领域具有广泛的应用。
而射频集成电路系统的设计与布局则是确保RFIC在实际应用中能够发挥最佳性能的关键技术之一。
EDA (Electronic Design Automation) 是电子设计自动化的缩写，它利用计算机辅助设计工具，帮助设计工程师在RFIC系统设计中进行快速、高效的设计与验证。
在射频集成电路系统的EDA过程中，关键技术与应用主要包括电路建模、电磁仿真、系统级设计等。
电路建模是射频集成电路系统EDA中的重要环节。
通过建立精确的电路模型，可以准确地描述射频集成电路中各个组件的行为和性能。
常用的电路建模方法包括等效电路模型、参数化模型等，这些模型能够有效地对射频集成电路中的各个组件进行建模和仿真。
电磁仿真在射频集成电路系统EDA中也起着至关重要的作用。
由于射频电路中的信号频率较高，电磁效应会对电路性能产生显著的影响。
因此，通过电磁仿真可以准确地分析和优化射频集成电路中的电磁特性，如传输线的阻抗匹配、微带线的功率损耗等。
系统级设计也是射频集成电路系统EDA中的关键技术之一。
系统级设计主要是将射频集成电路系统看作一个整体，从系统层面对其进行优化设计。
通过系统级设计，可以有效地解决射频集成电路系统中的一些整体性问题，如功耗管理、信号处理算法等，从而提高射频集成电路系统的整体性能。
射频集成电路系统EDA关键技术与应用的研究对于提高射频集成电路系统的设计和布局能力具有重要意义。
通过合理应用电路建模、电磁仿真和系统级设计等技术，可以为射频集成电路系统的设计工作提供有效的支持，从而提高射频集成电路系统的性能和可靠性。
SIMPLIS应用讨论
VBAT ESR=1m 12
DCR=5m ILOUT LOUT
1.2u ICOUTX
ICOUTY
2x COUTX 1.8m ESR=8m
1x COUTY 10u ESR=10u
VOUT ILOAD
100m RLOAD
7.32k RFB
301
C1
R1
2.2n
14.7k
RFT
VAC
INOUT BODE
VOUT / V
扰动源应放置在误差放大器输出端与PWM
比较器输入端之间。但是大多数芯片生成厂
商通常不会为PWM比较器输入端专门引出
一个管脚，因此在实际测量中，我们通常在
输出反馈端注入扰动信号，这种方法虽然不
如前者精确，但引起的误差非常小，可以忽
略。如图 2 所示，我们同样将AC源放置在反
馈端并调入POP＋AC分析，得到图 5（a）所
50
40
C2-P / V
30
20
10
00
Байду номын сангаас
1
2
3
4
5
6
7
8
9
time/mSecs
1mSecs/div
(b) 输出电压启动过程仿真
图 3 以一个电压控制型，输入 12V，输 出 1.5V/15A 的同步整流 BUCK 电路为例。 图中 U1 为开关控制模块。DRV 为内置 LDO
(b)实验波形
前面已经介绍过，SIMPLIS环境下的开 关电源小信号分析不需要建立平均模型。只 需在电路中合适的地方注入扰动信号即可。 理论上，要得到精确的环路响应波特图，AC
A novel simulation software for switching circuit – SIMetrix/SIMPLIS
数字阵列模块壳体电子束封焊数值模拟及优化
引言
数 字 阵 列 模 块 （ Digital Array Module， DAM ) 是数 字阵列雷达的核心部件。D AM 内部集成了大量的散 热元器件，为 满 足 系 统 高 效 散 热 要 求 ，常采用液冷方 式 ，同时考虑系统的重量要求，壳体采用轻质铝合金材 料 ，并被设计成薄壁、深腔的结构形式。
( 1 . 中国电子科技集团公司第三十八研究所， 安 徽 合 肥 230088; 2 . 南京航空航天大学材料科学与技术学院， 江 苏 南 京 210016)
摘 要 ：采用组合热源模型描述了焊接能量分布，对数字阵列模块壳体的电子束封焊过程进行数值模拟， 并同实际试验结果进行对比验证。在此基础上，对 4 种不同搭接形式及工艺参数进行仿真优化。结果表 明 ，四周台阶0.6 mm宽的搭接形式不仅可以获得足够的熔深，而且焊缝根部到台阶边缘的距离短，可以避 免后续腐蚀风险，为推荐的结构形式。采用高的热输入，利于获得宽的焊缝,利于填充台阶间隙。 关键词：数字阵列模块壳体；电子束焊；数值模拟；结构优化 中图分类号:TG456.3 文献标识码：A 文章编号：1008-5300(2019)06-0042-04
Numerical Simulation and Optimization of Digital Array Module Shell during Electron Beam Welding
ZHOU Ming-zhi1,WEI Yan-hong2,LIANG Ning1,LEI Dang-gang1 (1. The 3Sth Research Institute of C E T C , Hefei 230088 , China ；
在某产品的DAM壳体加工工艺流程中，液冷水道与 封板的高可靠焊接是一道关键工序，不仅要求焊接接头 质量好，形成密封的腔体，还要求焊接精度高，变形小，焊 后水道抗腐蚀性好。普通焊接方法无法满足产品设计要 求 ，真空电子束焊能量集中，焊接速度快，热影响区小，焊
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统
基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统随着科技的飞速发展，物质的相互作用及转换越来越微小，许多物理及生命科学领域的研究需要对微弱光信号进行探测，包括核物理、天文学、微生物学、免疫学等领域。
传统光电探测器虽然能够对一定范围内的弱光信号进行探测，然而要在大响应范围内实现高灵敏度的探测则很难做到。
本文将介绍基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统。
SiPM（Silicon Photomultiplier）是一种基于硅探测器的光电探测器，由许多微小的光敏元件组成，并通过串联连接。
SiPM的光电探测系统具有以下几点优势：1.高灵敏度SiPM的光电探测系统具有高灵敏度。
其基于光电效应，能够将光子转变成电子，并在电子级联放大器的作用下将电荷信号放大到可观测水平。
由于SiPM光电探测系统的尺寸小，故其对于微弱光信号的探测非常敏感，灵敏度比传统光电探测传感器高。
2.大响应范围SiPM的光电探测系统具有大响应范围。
SiPM中的每个单元都可以独立响应光子的信号，并与其他单元之间不发生交叉，从而形成了单独的响应区域。
这种串联式结构可以将整个器件分成许多微小的区域，从而形成弱光信号的响应区域。
并且由于SiPM的小尺寸特点，每个单元的响应区域很小，从而达到了大响应范围的效果。
3.温度稳定性SiPM具有较好的温度稳定性。
由于其特殊的结构，SiPM中的光电单元高度集成，且采用的是硅材料，可以在较宽的温度范围内稳定工作，这种稳定性可以在微弱信号探测中起到很大的作用。
（1）SiPM阵列采用由多个SiPM组成的阵列，以提高探测器的响应范围和灵敏度。
因为每个SiPM都有单独响应光子的信号并且在不同的位置上提供响应，阵列可以增加探测器响应实际可见的表面积。
同时在阵列中SiPM单元之间会存在一定的重叠区域，从而带来信号更强的“热点”。
（2）光学设计与SiPM配合使用的光学设计给探测器提供了捕捉更多光子的机会。
在这种设计中，使用了反射和聚光的方式来将光集中到SiPM的表面上。
SIPM在脉冲光检测系统中的应用研究
SIPM在脉冲光检测系统中的应用研究陈忠祥;武晓东;吴云良;王策;裴智果【摘要】为了实现硅光电倍增管(silicon photomultiplier,SIPM)对超出光子计数极限的微弱脉冲光信号的测量,建立了基于SIPM积分工作模式的脉冲光检测系统.测试了SIPM在同一光信号照射下,偏置电压与增益以及信噪比之间的关系,并测试了同一增益条件下,SIPM对不同光信号的响应特性.结果表明:SIPM在积分工作模式下,其增益可以达到104以上,并随着偏置电压的增加而指数增长;其信噪比也随着电压的增加而增加,在光强比较微弱的情况下,SIPM对光强是线性响应的.所设计的系统可以在一定程度上替代光电倍增管进行微弱脉冲光信号的测量.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2014(036)006【总页数】6页(P476-480,485)【关键词】硅光电倍增管(SIPM);多像素光子计数器(MPPC);微弱光检测【作者】陈忠祥;武晓东;吴云良;王策;裴智果【作者单位】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州215163;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州215163【正文语种】中文【中图分类】TN29;TH741近年来出现了一种称为硅光电倍增管的器件，其实质是由工作在盖革模式的雪崩二极管（avalanche photo diode，APD）阵列组成，滨松公司的这种产品被称为多像素光子计数器（multi-pixel photon counter，MPPC），SENSL公司的这种产品称为硅光电倍增（silicon photomultiplier，SIPM）。
它工作在盖革模式下时，增益可达到106，接近光电倍增管（photomultiplier tube，PMT）的增益水平，探测能力稍低于PMT，最低可以测量几百飞瓦量级的超微弱光信号。
硅光电倍增器SiPM研究进展
硅光电倍增器(S i PM)研究进展殷登平、胡春周、胡小波、张l词青、梁琨、杨茹、韩德俊’ 北京师范大学核科学与技术学院，北京市辐射中心，北京，100875摘要：文章对当今弱光探测领域的一个研究热点，具有替代传统光电倍增管潜力的半导体探测器一硅光电倍增器(SiPM)进行了介绍，报道了一种利J}j衬底体电阻作为淬灭电阻的新结构SiPM的研制结果。
这种新结构SiPM的面积为0．5mmx0．5mm，APD单元密度104／mm2，单光子分辨本领良好，增益为105量级，在460nm波长处的最大探测效率达到25．6％，室温暗计数率为1．5MHz，光学串话4．2％。
实验结果显示，这种新结构SiPM能够较好地缓解现有SiPM存在的高探测效率与高动态范围不能兼得的矛盾，光学串话较小，且制作工艺较为简单。
关键字：硅光电倍增器，淬灭电阻，弱光探测，盖革模式APD弱光探测器技术在高能物理、天体物理及核医学成像等领域具有非常重要的应用。
目前应用最广泛的弱光探测器主要是光电倍增管(PMT)。
但PMT体积大、T作电压和功耗高、容易损坏、受光阴极限制探测效率较低、对磁场敏感以及不适合制作大规模阵列等缺点，限制了它在许多场合的应用。
上世纪九十年代俄罗斯从事核探测器研究的科学家提出了一个后来被称作硅光电倍增器(Si li co n pho to m u lt i p l ier-SiPM)的探测器概念受到弱光探测领域研究人员的高度关注，已经成为弱光探测器技术领域的一个研究热点u刈。
SiPM又被称为MPPC(Multi—Pixel Ph ot on Counter)或MAPO(Multi—Pixel A v a la n c he P ho t o n Detector)。
它由成百上千个工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(APD)单元构成，每一个APD单元都串联一个约几百千欧姆的电阻用以控制APD单元的雪崩淬灭和电压恢复。
由于APD单元工作在反向击穿电压之上，当某一个A P D单元接收到一个光予时，所产生的光生载流子将触发雪崩击穿，光电转换增益可达l0 5一l O 6。
sipm 淬灭时间计算
sipm 淬灭时间计算（实用版）目录一、SIPM 概述二、淬灭时间的概念三、SIPM 淬灭时间计算方法四、SIPM 在实际应用中的优势正文一、SIPM 概述SIPM（Signal Integrity Propagation Model，信号完整性传播模型）是一种用于分析信号传输系统中信号质量和可靠性的模型。
在高速数字系统、模拟电路和射频系统中，信号完整性问题尤为关键。
SIPM 模型可以帮助工程师预测信号在传输过程中可能遇到的问题，从而优化电路设计，提高系统性能。
二、淬灭时间的概念淬灭时间是 SIPM 模型中的一个重要参数，表示信号在传输过程中由于各种因素（如电阻、电容、电感等）导致的信号强度衰减。
淬灭时间计算的准确性对于评估信号传输系统的性能至关重要。
三、SIPM 淬灭时间计算方法SIPM 淬灭时间的计算主要包括以下几个步骤：1.建立 SIPM 模型：根据实际电路的结构特点，选择合适的 SIPM 模型。
SIPM 模型包括多种类型，如线性 SIPM、非线性 SIPM、分布式 SIPM 等。
2.确定模型参数：根据电路的实际参数，如电阻、电容、电感等，为SIPM 模型分配合适的参数值。
3.设定边界条件：为了进行数值计算，需要为 SIPM 模型设定适当的边界条件。
常见的边界条件包括恒定电压源、恒定电流源等。
4.数值计算：利用数值计算方法（如有限元分析、有限体积法等）求解 SIPM 模型，得到信号的传播特性。
5.提取淬灭时间：根据信号传播特性，计算信号的淬灭时间。
四、SIPM 在实际应用中的优势SIPM 在实际应用中具有以下优势：1.适用范围广泛：SIPM 模型可以应用于各种类型的信号传输系统，包括高速数字电路、模拟电路和射频电路等。
2.计算精度高：SIPM 模型采用数值计算方法，可以较为准确地预测信号传播过程中的性能变化。
3.灵活性高：SIPM 模型可以根据实际电路的结构和参数进行调整，以满足不同应用场景的需求。
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摘 要 ： 硅 光 电 倍 增 管 （ ｉＭ） 个 微 元 的 微 等 离 子 体 电子 行 为模 型 出 发 ， 析 了 ＳＰ 的 电 子 特 性 ，提 出 了 ＳＰ 前 端 从 ＳＰ 单 分 ｉＭ ｉＭ 电 子 学 最 优 设 计 方 案 。 阐述 了 ＳＰ 的 工 作 机 理 ， 出 了 ＳＰ 的 电 子 行 为 模 型 ， 析 了 ＳＰ 应 用 于 水 下 三 维 测 深 的 ｉＭ 给 ｉＭ 分 ｉＭ 优 势 。根 据 水 下 测 深 信 号 的 回 波特 性 ， 计 了高 速 、 带 宽 的前 置 放 大器 ， 对 前 置 放 大 器 进 行 了交 流 分 析 和 瞬 态 分 析 。 设 高 并 结 果 表 明 ， 前 置 放 大 电 路 在 带 宽 内 具 有 很 高 的增 益 平 坦 度 ， 位 裕 度 大 于 ６ 。 基 本 保 证 了信 号 的 完 整 性 ， 该 相 ｏ， 同时 保 持 了 激 光 脉 冲 的波 形 。分 析 和 测 试 结 果 表 明 ， 探 测 器 和 电路 设 计 方 案 完 全 能 够 满 足 水 下 三 维 测 深 的 需要 。 该 关 键 词 ： 光 电倍 增 管（ ｉＭ） 微 等 离 子体 ； 硅 ＳＰ ； 电子 行 为模 型 ； 维 测 深 仪 ； 置 放 大 电路 ； 三 前 最优 设 计
第２ Ｏ卷
第 ８ 期
光 学 精 密 工 程
Ｏｐｔｃ ｎｄ Ｐｒ ｃｓｏｎ Ｅｎｇｉｅｅ ｉ ｉｓ ａ ｅ ｉｉ ｎ ｒｎｇ
Ｖｏ． ０ ＮＯ １２ ．８
Ａｕ ｇ．２ ２ ０１ ２１ Nhomakorabea ２年 ８月
文章编号
１ ０ — ２ Ｘ（ ０ ２ ０ — ６ １０ ０ ４ ９ ４ ２ １ ） ８ １ ６ —８
ＳＰ 阵 列 电子 特 性 建 模 和 三 维 测 深 仪 ｉＭ 前 端 电子 学 优 化
聂瑞杰 弘 ， 徐智勇 张启衡 王华闯 ， 坐 ＇ ， ， 程
（． １ 中国科学院 光电技术研究所， Ｉ成都 ６００ ；． 四川 １２ ９２ 中国科学院 研究生院， 北京 １０ ３） ０Ｏ ９
ｄｅ ｈ ｓ ｎｄ ｒｗ ａ ｉｃ ｓ ｄ． Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏｉ ｇ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｔ ｄｅ ｗ ａ ｅ ｐｔ ｏ ｐｔ ｏｕ ｅ ｓ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ｅ ｈ ｎ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｈｅｕｎ ｒ ｔ ｒｄｅ ｈ ｓ ｕｎｄ ｒ ｅ ，ａ
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文献标识码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ７ ８ ＯＰ ． ０ ２ ０ ８ １ ６ ｏ：０ ３ ８ ／ Ｅ ２ １ ２０ ． ６ １
中图分类号 ： ＴＮ１ ２ Ｐ ３ ． ３ ５ ； ７ ３ ３
Ｍ ｏ ｅ ｆ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ Ｓ ＰＭ ｒ ａ ｎｄ ｏ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｄ ｌｏ ｌ ｃ ｒ ｃ ｌｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｓ ｏ ｉ ａ ｒ ｙ ａ ｐｔｍ ｚ ｔｏ ｆ