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西安安泰電子科技有限公司
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安泰電壓放大器在雪崩光電二級管輻射特性研究中的應用

時間:2025/4/17閱讀:86
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  實驗名稱:雪崩光電二級管電致發光輻射特性的研究

  測試目的:雪崩光電二極管是一種高速、高靈敏的二極管。相比于通常的光電倍增管,APD具有高量子效率、高穩定性,對于外部環境具有很強的適應性。因此?APD在弱光場測量、光子計數統計方面得到了廣泛應用。

  測試設備:電壓放大器、單光子探測器、數字示波器、單色儀、示波器、計算機等。

  實驗過程:

實驗裝置圖

  圖1:實驗裝置圖

  實驗裝置如圖1所示,實驗中使用了一個單光子探測器來記錄APD輻射出的光子。加載到APD上的反向工作電壓由一個電壓放大器來提供。電壓放大器的輸出信號由外部觸發信號來控制。當使用方波信號觸發電壓放大器時,電壓放大器會輸出一個高壓方波信號來提供APD的反向工作電壓。數字示波器用于監視APD的工作電流。透鏡Ll用于收集輻射出的光子以提高收集效率。透鏡收集到的光使用單色儀進行選通。單色儀的閃耀光柵為120groove/mm。選通后的光通過透鏡L2聚焦到SPCM上。SPCM輸出的邏輯電脈沖使用數字計數器收集。為了減小環境光對于測量結果的影響?,APD和SPCM都置于光屏蔽裝置中。電腦用于控制單色儀的波長選擇以及與SR620的通訊。

  實驗結果:

實驗結果

  圖2:實驗結果

  當APD上加載的是周期性的反向電壓時,可以觀測到APD輻射光子的暫態特性。為了提高收集效率,APD和SPCM改成了面對面放置,兩者的感光區域盡可能靠近。同時記錄APD的工作電流和SPCM的計數值,實驗結果如圖2所示。

  高壓方波信號的周期為100s。圖2(a)中的低電平為124v,低于APD的雪崩電壓。在這個電壓下APD不工作,APD的工作電流幾乎為0,SPCM的計數值為暗計數。這段時間對應于圖2中上升沿前和下降沿后的曲線。圖2(a)中的高電平為176V,略高于APD的雪崩電壓。這個電壓足以觸發APD工作于雪崩狀態,因此SPCM輸出的計數值明顯增大。在電源點壓升高的同時,SPCM的計數值瞬間增加并達到最大值。此后,計數值逐漸減小直至趨于穩定。光子輻射的暫態曲線可以用e指數衰減曲線很好的擬合,對應的時間常數為t=5.15s。圖2(d)中曲線的采樣間隔T為0.216s,采樣時長為0.1s。圖2(c)記錄的是APD的工作電流,它具有與SPCM的計數值幾乎相同的變化趨勢。在這個過程中?SPCM的瞬時最大值達到了759Kcps,它是穩定時計數值(314kcps)的2.4倍;APD的瞬時最大電流為10.24mA,是穩定值(2.64mA)的3.9倍。通過比較可以看出,APD在加電的瞬間,會以很大的概率輻射光子。

APD的工作電流與SPCM的計數值之間的關系圖

  圖3:APD的工作電流與SPCM的計數值之間的關系圖

  APD的工作電流與SPCM的計數值之間的關系如圖3所示,兩者之間的關系為線性關系。考慮到空間立體角的影響,APD輻射出的光子數與加載在APD上的電流的線性比例為44Mcounts/(s mA sr)。APD的工作電流為光子輻射的主導因素。

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  圖:ATA-2161高壓放大器指標參數

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