Исследование внешних кросс-токов в кремниевых фотоумножителях
Исследуемые в работе кремниевые фотоумножители SiPM предназначены для использования в нейтринных экспериментах nEXO и JUNO-TAO. Результаты проведенного уникального исследования показали значительное наличие внешних кросс-токов во всех протестированных SiPM.
Внутренние оптические кросс-токи в SiPM – хорошо известный феномен: когда срабатывает один микропиксель, то в его лавинном пробое образуются инфракрасные (ИК) фотоны, которые могут инициировать пробои соседних пикселей. В настоящей работе впервые был детально изучен механизм внешних кросс-токов, когда ИК-фотоны из одного SiPM могут инициировать сигнал в другом SiPM. Это очень важно для проектируемого с участием ученых из ОИЯИ детектора ТАО, в котором SiPM располагаются на сфере и обращены внутрь, таким образом, внешние кросс-токи могут даже доминировать по сравнению со внутренними, что существенно влияет на энергетическое разрешение детектора и требуется тщательная оптимизация его работы.
В ЛЯП ОИЯИ была создана установка для измерения шумовых счетных характеристик двух SIPM, направленных вплотную друг к другу на оптической смазке. Совпадения сигналов показывают, что два фотодетектора инициируют оптические наводки друг в друге. Китайские коллеги использовали один SiPM, на поверхности которого установлена отражающая фольга. И таким образом можно наблюдать увеличение кросс-тока в шумах за счет ИК-фотонов отразившихся назад в фотодетектор. Два метода показали хорошее согласие между собой.
Статья о работе была опубликована в Journal of Instrumentation в июне 2024 года.
