Fotomultiplicadores de silicio
El principal objetivo del proyecto SIPM IN-DEPTH (Development of novel analytical and experimental approaches for an in-depth characterization and optimization of silicon photomultipliers) fue desarrollar nuevos estudios analíticos y experimentales para la optimización y caracterización profunda de los fotomultiplicadores de silicio (SiPM). Los resultados incluyen un modelo analítico avanzado de la resolución temporal de los SiPM. Es un modelo muy demandado para aplicaciones de tiempo de vuelo como el calorímetro de partículas en imágenes 4D y el tiempo de vuelo de PET. Podría mejorar significativamente la resolución y calidad de las imágenes. Es la primera implantación de la técnica de procesos puntuales marcados filtrados correlacionados en los modelos de SiPM y explica el ruido correlacionado. El equipo de trabajo lo encontró en concordancia con los experimentos y se convertirá en una nueva herramienta analítica de gran utilidad para el análisis y la mejora de la resolución temporal de los SiPM. Además, se realizaron los primeros estudios teóricos y experimentales sobre las respuestas de los SiPM transitorios en señales luminosas intensas. Los resultados incluyeron el desarrollo de un nuevo modelo de procesos de Márkov de recompensa y renovación de la respuesta transitoria no lineal, allanando el camino hacia la detección de rangos de alta dinámica, por ejemplo, en los sistemas de control de la pérdida de haces de fibras de Cherenkov en los aceleradores de partículas. Ello contribuiría a la disminución de los costes y a la optimización del control operativo de dichos sistemas. Además, se puso a punto un nuevo método para la calibración de los fotomultiplicadores de baja ganancia y así es posible obtener medidas robustas de la ganancia y de otros parámetros fundamentales en ambientes muy ruidosos. Utiliza las distribuciones de probabilidades de Erlang entre las respuestas de electrones individuales, en lugar de las medidas que se utilizan más habitualmente de las distribuciones de cargas o amplitudes. Gracias a SIPM IN-DEPTH también se obtuvieron nuevos resultados en los estudios y análisis probabilísticos de las propiedades temporales de la descarga de Geiger en un único pixel de SiPM, en la metodología de las medidas de generación de corriente residual, y en el análisis de los mecanismos subyacentes que se basan en las características de voltajes de corriente residual (IV) en referencia a los foto IV correspondientes.
Palabras clave
Fotomultiplicadores de silicio, señales luminosas, SIPM IN-DEPTH, resolución temporal, proceso de Márkov