Krzemowe fotopowielacze
Opracowanie nowych metod analitycznych i eksperymentalnych umożliwiających szczegółową charakterystykę i optymalizację fotopowielaczy krzemowych (SiPM) było najważniejszym celem naukowym projektu SIPM IN-DEPTH (Development of novel analytical and experimental approaches for an in-depth characterization and optimization of silicon photomultipliers). Efektem prac jest między innymi stworzenie zaawansowanego modelu analitycznego rozdzielczości czasowej SiPM. Model ten jest już wykorzystywany w zastosowaniach opartych na czasie przelotu, takich jak kalorymetria cząstek i TOF PET. Powinien pozwolić na znaczącą poprawę rozdzielczości i jakości obrazu. Jest to pierwsze wdrożenie skorelowanej techniki przetwarzania filtrowanych punktów znakowanych w modelowaniu SiPM, uwzględniające szum skorelowany. Zespół potwierdził zgodność modelu z danymi eksperymentalnymi. Będzie on stanowił nowe, skuteczne narzędzie analityczne, umożliwiające poprawę rozdzielczości czasowej SiPM. Ponadto przeprowadzono pierwsze badania teoretyczne i eksperymentalne przejściowej reakcji SiPM na intensywne sygnały świetlne. Owocem prac jest między innymi nowy model procesu Markowa nieliniowej reakcji przejściowej, torujący drogę detekcji o wysokim zakresie dynamicznym, na przykład w systemach monitorowania strat wiązki laserowej Czerenkowa w akceleratorach cząstek. Może on pomóc w zmniejszeniu kosztów i optymalizacji kontroli działania takich systemów. Opracowano także nową metodę kalibracji fotopowielaczy o małym wzmocnieniu, która pozwala na dokładny pomiar wzmocnienia i innych ważnych parametrów w środowiskach cechujących się dużymi zakłóceniami. Wykorzystuje ona rozkład prawdopodobieństwa Erlanga między reakcjami pojedynczych elektronów zamiast powszechnie stosowanego pomiaru ich rozkładu ładunków lub amplitud. Uczestnicy projektu SIPM IN-DEPTH uzyskali także nowe rezultaty w zakresie badań i probabilistycznych analiz właściwości synchronizacji wyładowania Geigera w pojedynczym pikselu SiPM, w metodologii pomiaru wytwarzania prądu ciemnego, a także w analizie mechanizmów opartych na cechach prądu ciemnego-napięcia (IV) powiązanych z odpowiadającymi im IV światła.
