[發明專利]一種硅光電倍增器測試系統及測試方法

有效

• 申請號: 201610603502.2
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106052861B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 楊健;徐青;王麟;李開富
• 申請（專利權）人: 武漢京邦科技有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微電子或光電子測試領域，特別是涉及一種硅光電倍增器的測試系統及測試方法。

背景技術

硅光電倍增器是一種利用半導體雪崩倍增機制對極微弱光進行精確探測的新型半導體器件。其探測單元由二極管和淬滅電阻組成，在合適的工作電壓下，探測單元對入射光子響應并產生模擬脈沖信號，各探測單元產生的模擬脈沖響應信號疊加后經硅光電倍增器的信號端輸出。相比于傳統的真空電子管探測技術，硅光電倍增器具有諸多優異特性如高內部增益、單光子響應能力和高速時間響應特性，低工作電壓以及絕佳的磁場兼容性和良好的機械性能，使其廣泛應用于核醫學、分析檢測、工業監測、國土安全等國民經濟的諸多領域，是未來光電探測器的發展方向，具有巨大的應用前景。對硅光電倍增器性能優劣的評估，是其實際應用中非常重要的一步。

目前硅光電倍增器性能的主要評估方法為單光子譜測試法。這種方法是將極微弱的光(單位時間平均入射光子數目為個位數)以一定頻率照射到硅光電倍增器的光敏面上，統計硅光電倍增器輸出信號的電荷值，并以柱狀圖的形式將結果展現出來。該柱狀圖就是硅光電倍增器的單光子譜圖。測試人員可通過該方法評估硅光電倍增器的單光子響應能力，并準確獲取其內部增益。

然而單光子譜測試有不能忽視的缺點。首先，單光子譜是硅光電倍增器性能和測試系統噪聲的綜合體現，測試結果圖形復雜且多變，若直接以圖形的好壞判定硅光電倍增器性能的優劣，則需要操作人員擁有極為豐富的測試經驗。同時由于是目視檢測，這種測試方法工作效率受到極大限制，且容易造成誤判。其次，若需以定量結果(如內部增益)來判定硅光電倍增器性能的優劣，則需要對測試得到的單光子譜進行擬合分析，分析結果的準確度和精度受擬合質量影響，需多次擬合才能獲得可靠結果，無法快速判定硅光電倍增器的性能優劣。因此，單光子譜測試法更加適用于研發階段對少量硅光電倍增器進行性能評價，若將其用于批量測試存在容易誤判、判定效率低等問題。

在具體的應用中，響應信號幅值的大小也是選擇硅光電倍增器的一個重要指標。若信號幅值較小，則會給應用系統帶來一定的復雜度(比如需要設計額外的放大電路來對信號進行放大處理)，進而增加系統的成本，這并不利于硅光電倍增器的應用發展。因此，提出一種針對實際應用且能快速測試硅光電倍增器性能優劣的測試系統及測試方法，對硅光電倍增器的進一步發展十分重要。

發明內容

本發明旨在解決上述技術問題，而提供一種硅光電倍增器測試系統及測試方法，用于解決硅光電倍增器的傳統測試系統測試效率低、容易誤判的技術難題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種硅光電倍增器測試系統，包括驅動模塊、光源模塊、硅光電倍增器單元、暗箱、比較電路模塊、電源模塊、邏輯分析儀及計算機；其特征在于，所述驅動模塊與所述光源模塊通信連接，所述驅動模塊產生模擬脈沖信號作為所述光源模塊的輸入信號，用于驅動該光源模塊產生光脈沖；所述光源模塊產生的光脈沖作為硅光電倍增器單元的輸入信號為硅光電倍增器提供光激勵，所述光脈沖均勻照射在所述硅光電倍增器單元中各個硅光電倍增器的光敏面上；所述硅光電倍增器單元放置在暗箱中，所述暗箱用于隔絕外界環境中的光；所述比較電路模塊分別與所述硅光電倍增器單元及所述驅動模塊通信連接；所述硅光電倍增器單元產生的模擬脈沖響應信號作為比較電路模塊的輸入信號，用于與預先設置的固定閾值進行比較，從而篩選出能夠產生特定信號幅值大小的硅光電倍增器；所述驅動模塊產生的用來驅動所述光源模塊的模擬脈沖信號同步作為比較電路模塊的其他輸入信號，經所述比較電路模塊之后產生相應的數字脈沖信號，用于為所述邏輯分析儀提供觸發信號；所述邏輯分析儀與比較電路模塊通信連接，用于在所述邏輯分析儀被觸發之后記錄所述比較電路模塊篩選出的能夠產生特定信號幅值大小的硅光電倍增器的信息；所述計算機與所述邏輯分析儀通信連接，用于對所述邏輯分析儀記錄的信息進行分析、處理和保存；所述電源模塊用于為驅動模塊、硅光電倍增器單元、比較電路模塊以及邏輯分析儀提供供電。

進一步的，所述比較電路模塊中預先設定的固定閾值根據硅光電倍增器的輸出響應信號為電流脈沖信號或電壓脈沖信號而相應地設定為電流閾值或電壓閾值；所述比較電路模塊和邏輯分析儀的最大工作頻率大于所述硅光電倍增器單元的信號產生頻率。