Les photomultiplicateurs en silicium
Le développement de nouvelles approches analytiques et expérimentales destinées à une caractérisation approfondie et l'optimisation des photomultiplicateurs en silicium (SiPM) a constitué le principal objectif scientifique et le défi de recherche le plus ardu du projet SIPM IN-DEPTH (Development of novel analytical and experimental approaches for an in-depth characterization and optimization of silicon photomultipliers). Les résultats comprennent un modèle analytique avancé de la résolution temporelle des SiPM. Ce modèle est déjà très demandé concernant les applications de temps de vol telles que la calorimétrie par imagerie en 4D et la tomographie par émission de positrons (TEP) à temps de vol. Il devrait améliorer considérablement la résolution et la qualité d'image. C'est la première fois que la technique de marquage par points et filtre de corrélation est appliquée à la modélisation SiPM et tient compte du bruit corrélé. L'équipe a estimé qu'elle concordait bien avec les expérimentations et que ce serait un nouvel et puissant outil analytique pour l'analyse et l'amélioration de la résolution temporelle des SiPM. Elle a en outre réalisé les premières études théoriques et expérimentales de la réponse transitoire des SiPM aux signaux lumineux intenses. Les résultats comprennent la conception d'un nouveau modèle de processus de renouveau de Markov à réponse transitoire non linéaire, qui ouvre la voie à la détection d'une plage très dynamique, par exemple, dans les systèmes de suivi de perte en faisceaux de fibres par effet Tcherenkov au niveau des accélérateurs de particules. Celui-ci peut contribuer à réduire le coût et à optimiser le contrôle opérationnel de tels systèmes. Une nouvelle méthode de calibration des photomultiplicateurs à faible gain a également été développée et fournit désormais une mesure fiable du gain et des autres principaux paramètres dans les environnements très bruyants. Elle utilise la distribution de probabilité Erlang entre réponses électroniques simples au lieu de la mesure de leurs distributions d'amplitude ou de charge couramment employée. SIPM IN-DEPTH a également obtenu de nouveaux résultats dans l'étude et l'analyse probabiliste des propriétés de synchronisation d'une décharge Geiger dans un pixel SiPM unique, dans la méthodologie de mesure de la génération de courant d'obscurité et dans l'analyse des mécanismes sous-jacents basés sur les caractéristiques de tension-courant d'obscurité (IV) associées aux IV photo correspondants.
Mots‑clés
Photomultiplicateurs en silicium, signaux lumineux, SIPM IN-DEPTH, résolution temporelle, processus de Markov
