CN110100315A - 电荷雪崩光电探测器系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种电荷雪崩光电探测器系统，包括基于电荷雪崩原理的电荷雪崩光电探测器以及电连接在所述电荷雪崩光电探测器下游的放大器电子器件(2)，所述电荷雪崩光电探测器例如为硅光电倍增器(1)，所述电荷雪崩光电探测器能够选择性的利用偏置电压或不利用这种偏置电压操作。根据该偏置电压，所述电荷雪崩光电探测器能够在盖格模式、电荷积分模式和PIN光电二极管模式下操作。这使得探测器系统的动态范围被扩展，由此既能够探测低强度光信号又能够探测高强度光信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种电荷雪崩光电探测器系统(以下简称：CAPDS)，该电荷雪崩光电探测器系统具有基于电荷雪崩原理的电荷雪崩光电探测器(优选为半导体光电倍增器或雪崩光电二极管和/或优选地具有固有增益)，以及具有电连接在电荷雪崩光电探测器下游的放大器电子器件。
在下文中，将主要使用半导体光电倍增器作为电荷雪崩光电探测器的示例来描述本发明。然而，这并不是限制性的，即根据本发明，也总是可以使用(在没有另外说明的情况下)雪崩光电二极管而不是这种半导体倍增器作为电荷雪崩光电探测器。
背景技术
光探测器的选择取决于系统中预期的光信号的强度。对于更强的信号(例如，当用毫瓦范围内的光学功率照射LED时——例如用于透射测量)，PIN光电二极管(positiveintrinsic negative diode)的灵敏度是足够的，在所述PIN光电二极管中，单个光子在与探测器表面撞击时仅产生一个单电子。对于相当弱的信号(例如在10纳瓦(nW)到50皮瓦(pW)的范围内)，需要通过探测器中的固有增益或通过借助连接在下游的放大器电子器件在探测器之后对信号进行后放大来对信号进行额外的放大。例如，这可以通过触发具有高达105的放大系数的雪崩光电二极管(以下简称：APD)或光电倍增器(以下简称：PMT)中的电子雪崩来实现，或者借助连接在下游的电子器件来实现。
然而，电子放大也带来缺点：暗噪声也被放大并且探测极限受损。在低于50pW的测量范围内，光子探测可以在所谓的数字模式(盖格模式(Geiger-Modus))下发生，并且需要大于106的总增益，然而，这只能用高质量的PMT或用硅光电倍增器(以下简称SiPM)实现，并且在某些情况下可能需要对探测器进行额外的冷却。例如，来自生物功能化表面的化学发光信号也落在该信号范围内。这意味着需要多个探测器用一个设备来探测强信号和弱信号，即必须组合多个探测器。
对于具有高吞吐量的自动化设备，这意味着对于多个单一探测器之间的样本传输以及对于光电倍增器的光保护措施需要额外的努力。
总之，在现有技术中，不同的探测器用于不同的强度。硅(Si)光电探测器或砷化镓(GaAs)光电探测器(PIN二极管)用于较高的光信号水平，以及基于雪崩技术的硅光电倍增器用于较低的信号水平。
发明内容
从现有技术出发，本发明的目的是提供能够使用具有可变(入射)光强度的多种测量方法的电荷雪崩光电探测器系统。该系统旨在为探测提供尽可能宽的动态范围。此外，该系统不应该太贵。
该目的通过根据权利要求1的电荷雪崩光电探测器系统得以实现。从从属权利要求可以看到有利的实施方式变型。
本发明从以下的基本理念开始，即目前用于单光子探测的硅光电倍增器仅在盖格计数器模式下操作。例如，应用是正电子发射断层扫描和单光子发射计算机断层扫描或者也可以是弱荧光信号的探测。然而，SiPM或APD的固有增益单独不足以探测到弱化学发光信号。本发明现在扩展了使用范围，在于，尤其是在弱化学发光信号的方向上扩展了电荷雪崩光电探测器CAPD的动态范围，并且使在需要更高光子流的电荷积分模式(以下简称：CI模式)中使用成为可能。作为根据本发明的系统的一部分，硅光电倍增器特别用作该电荷雪崩光电探测器。通常，硅光电倍增器由并联连接的雪崩光电二极管阵列(“像素”或“微单元”)组成或包括并联连接的雪崩光电二极管阵列(“像素”或“微单元”)，该雪崩光电二极管阵列通常具有在10平方微米(μm2)和100平方微米之间的有效面积，该雪崩光电二极管阵列在现有技术中在盖格计数器模式(以下简称：盖格模式)下，以高于击穿电压偏置的负电压偏置操作。该雪崩光电二极管阵列所提供的优势，除了具有65％至70％的几何效率之外，还具有非常小的结构尺寸和大约107的增益。本发明的电荷雪崩原理探测器的基本设计可以遵循这种结构原理。该结构原理本身是技术人员所熟悉的，例如参见ERAERDS、Patrick等人在光学期刊(Optics Express)的2007年第15期第22卷第14539-14549页的“SiPM for fastphoton-counting and multiphoton detection”。
本发明的一个主要特征是由于电荷雪崩光电探测器(如现有技术那样)不能仅总是利用电压偏置(固有增益)操作，因此根据本发明，电荷雪崩光电探测器可以选择性地利用这种电压偏置或不利用这种电压偏置(换句话说：完全不利用电压偏置)操作。根据本发明可以理解，电荷雪崩光电探测器是合适的或者被配置为利用这种电压偏置或不利用这种电压偏置进行操作。
描述电荷雪崩光电探测器系统的操作和/或其组件的操作的特征(方法特征)被理解为这种特征：电荷雪崩光电探测器系统和/或其组件适合于或被配置为实现这些特征。
例如，根据本发明，电荷雪崩光电探测器可以不利用负电压偏置工作，使得探测器可以作为具有与像素尺寸对应的低暗噪声且具有与硅PIN二极管对应的灵敏度的标准PIN二极管阵列操作。如果在电荷雪崩光电探测器下游电连接的放大器电子器件(即，电连接到电荷雪崩光电探测器的放大器电子器件)被接通(或正在放大)，则可以涵盖PIN光电二极管模式与盖格计数器模式之间的灵敏度范围。此外，还可以在盖格计数器模式下利用电压偏置进行工作：因此，根据本发明，可以基于电荷雪崩光电探测器(特别是：硅光电倍增器)实现具有高达10级的动态范围的通用探测器。
下列缩写用于本发明的以下描述：
·电荷雪崩光电探测器系统＝CAPDS或CAPD系统
·电荷雪崩光电探测器＝CAPD(优选的变型：硅光电倍增器＝SiPM)
·放大器电子器件＝AE
·电压偏置或操作电压偏置或偏置电压＝Vbias
在权利要求1中描述了根据本发明的CAPDS。
根据本发明的CAPDS可以用雪崩技术实现或可以基于雪崩原理进行设计。(操作)电压偏置Vbias可替选地还被称为偏置电压。该偏置电压通常为负电压偏置，利用该负电压偏置，阵列的各个CAPD或各个雪崩光电二极管通过由并联连接的CAPD的并联连接的雪崩光电二极管操作。这种CAPD的设计和操作对于技术人员来说通常是熟悉的，例如，2012年10月，海德堡大学的Konrad Briggl的毕业论文“KLAuS und STiC-Zwei ASICs zurEnergie-und Zeitmessung”中的1.2章的“Photodetektoren mit Lawineneffekt-Siliziumphotomultiplier”。
根据本发明，在利用偏置电压Vbias操作时，通常将偏置电压Vbias的量设置为大于击穿电压Vbreak的值。换句话说，当Vbias≠0(即，CAPDS当前利用电压偏置操作)时，CAPDS通常以与放大的PIN二极管类似的方式使用。当Vbias→Vbias,max.时，CAPDS变换到盖格模式(用于单光子探测或处于电荷计数模式)，Vbias＞Vbreak因此适用。
从权利要求2可以看出有利的可实现的特征。
CAPD系统或其AE因此可以具有部件，通过该部件，施加到CAPD或施加到HPLM的阵列的各个雪崩光电二极管处的偏置电压Vbias可在不同的(负的)电压值和值Vbreak(Vbias≤Vbreak，Vbreak等于值0：不触发任何固有增益的电压偏置)之间变化。
该部件例如可以为基于软件的电路。例如，可以生成或应用用户界面，其中，例如，可以基于鼠标点击相应的按钮。通过该点击，施加到CAPD或施加到HPLM的阵列的各个雪崩光电二极管的Vbias可以在不同的电压值或值0之间变化。
同样可以考虑基于事件的电路作为该部件：例如，可以从最高灵敏度方向上的最低灵敏度开始执行测量，并且在第一次出现测量信号(作为触发事件)时，可以选择匹配范围。
根据本发明，用于改变Vbias的电路因此可以集成在AE中。相应的控制程序可以基于LabView(但是也可以考虑不同种类的控制程序)。用于改变的电路或控制程序可以控制所有的测量程序，包括切换。用于改变的电路或控制程序可以使得通过点击特定的选择框(特定的选择框例如标记为“化学发光”或“吸光度/吸收”)来选择和激活这种程序(该程序与相应的选择框相对应并且具有针对“利用/不利用电压偏置”和/或“利用/不利用电增益”的编程设置)(即，例如选择CAPD利用Vbias操作并且AE被接通(即，AE转而也进行放大)的程序)。
然而，作为此的替选方案，根据本发明也可以使用单独的电路，即，使用不属于AE或不集成在AE中的电路，该电路被配置为从利用Vbias的操作切换到不利用这种Vbias的操作，反之亦然。
从权利要求3可以看出进一步有利的可实现的特征。
在权利要求结构的框架内，本发明的所有的各个特征也可以以与下面描述的方式不同的方式实现。因此，例如可以添加或省略来自以下实施方式的各个特征。
因此，两种模式(利用电压偏置或不利用电压偏置的CAPD的操作)中的每一种都可以与放大电子器件组合(对应AE接通的模式)或者也可以不与放大电子器件组合(对应AE断开的模式)。AE的接通意味着其利用放大系数(以下也简称为“AF”)工作，因此AF＞1适用，并且因此AE实现(实际)信号增益。AE的断开意味着其不放大从CAPD供应的信号(即由CAPD探测到的信号)，即其信号强度保持不变。本文中的AE可以具有多个不同的增益级，该多个不同的增益级例如，使得可能的放大系数如下：1＜AF＜7.5*107(AE的总增益)。
根据本发明，放大系数或放大水平的选择可以存储在AE中(或存储在单独的电路(即不属于AE的电路)中)。例如，放大系数可以作为预测试的一部分来确定。在软件的基础上(例如通过基于LabView的控制程序)，定义的(分别地，AF和电压偏置的)组合可以与定义的测量方法(例如“化学发光”或“吸光度”)相关联。通过这种测量方法的选择来设置(或可以设置)AF和Vbias的特定组合。
然而，根据本发明，还可以是一种不同的情况，其中，程序自动选择与要在软件基础上测量的信号水平相对应的组合作为预测试的一部分(例如，基于最低信噪比)。然后，可以将该组合保存，即存储在CAPDS中作为新的(例如，定制的)测量方法。
为此目的或非常一般地，根据本发明的CAPDS可以实现或者可以与计算机辅助设备一起工作，即，计算机辅助设备包括合适的计算机系统(例如，个人计算机PC或服务器)连同微处理器和用于存储或保存控制程序(或多个控制程序)和/或一种或多种测量方法的程序存储器。
从权利要求4可以看出进一步有利的可实现特征。
所述模式本身通常是技术人员所熟悉的，参见例如已经提到的毕业论文“KLAuSund STiC-Zwei ASICs zurEnergie-und Zeitmessung”中的“第1章.引言”。
在入射光的信号强度低或每单位面积和时间入射少量光子(例如化学发光或生物发光)的情况下，CAPD因此可以在盖格模式下操作。在入射光的信号强度较高(和高)或每单位面积和时间入射的光子数量较多(或多)(例如，低浓度分析物或高浓度分析物的荧光测量和/或吸光度测量)的情况下，CAPD因此可以在电荷积分模式下操作。
根据本发明，例如，可以在盖格模式和电荷积分模式(CI模式)之间进行变换，因为针对电荷积分模式，根据量设置Vbias＞Vbreak，并且根据针对盖格模式的量设置Vbias→Vbias,max.。根据本发明，基于固有增益的盖格模式可以通过在甚至更弱信号的方向上与低背景噪声的电子放大相结合来扩展。
根据本发明的电子放大AE可以是在最后增益级之前具有零调整的多级增益。可以特定于方法而固定各个增益。因此，根据本发明，提供了用于实现测量系统的通用平台。可以针对具有定制需求的所有可以想象的光测量方法的组合实现该测量系统。
根据本发明，例如，如果在观察到CAPDS的监视器处显示的测量值之后发现针对电荷积分模式的数量或强度太低，则可以简单地手动地进行到盖格模式的切换。
化学分析工具可以确定实际正在使用哪种测量方法或哪种模式。样本制备的化学过程通常针对使用特定方法的测量(吸收、荧光或化学发光测量)来进行设计。CAPDS因此可以针对化学分析工具的特定光谱进行设计，由此要使用的测量方法被预定义。(现有技术中存在取决于测量方法的数量和取决于已许可的分析工具的广度的不同价格等级的不同设备。特别是安装多个探测器的要求导致现有技术的针对多种测量法的通用设备的价格显著增加。本文描述的探测器或本文描述的CAPDS解决了这个问题。)
针对测量方法的特定组合，待固定的各个增益级的增益可以根据本发明作为(例如，确定待测量的或预期的强度的最小值和/或最大值的)预测试的一部分来确定(对于各种测量方法不同)，因此，可以使用预期的信号强度来确定。可以在测试期间基于软件手动设置对应于特定测量方法的固定增益。
然而，根据本发明还可以想到通过模式选择子程序来扩展软件，该子程序基于特定测量方法中的最大和最小可测量信号的强度来在自动预测试中确定各个增益级的理想增益。在CAPD系统的操作中，具有相关增益的相应测量方法在此可以自动与分析工具相关联(或者可以在设备中激活)(例如通过读取条形码来激活)。
从权利要求5可以看出进一步有利的可实现的特征。
术语增益模式也用作本发明的一部分，作为术语总增益模式或测量模式的替选。
总增益模式0与PIN光电二极管相当。总增益模式1与放大的PIN光电二极管相当。总增益模式2与具有电压偏置的CAPD或与商用PMT(光电倍增管)相当。总增益模式1和总增益模式2能够重叠。总增益模式3与具有电压偏置的冷却光电倍增器相当。
可以确定实际使用所述四种总增益模式中的哪一种，在于，例如在观察到屏幕上显示的测量值之后，如果发现入射的光子的数量或强度不适合实际选择的模式，则可以手动地进行切换。在根据本发明的CAPDS中，可以在每个增益级之后读取测量信号，并且例如可以通过LabView在屏幕上显示测量信号。由此可以从现有模式中选择匹配模式，可以将匹配模式分配给测量方法并且将其存储在CAPDS中以用于分析工具的测量。
如果测量信号例如在停止点的顶部或底部，则用户知道实际设置的测量模式是不合适的。通常在针对特定分析工具的测试(预测试)中探索所需的动态测量范围。这里的错误信号表示错误地进行化学反应，因此需要重复测试。
然而，如所描述的，也可以自动切换(例如基于软件)。
具有这四种可能的总增益模式的实施方式特别提供以下优点：根据本发明的CAPDS(即：恰好一个探测器系统)普遍适用于测量光化学发光信号(优选的：在总增益模式3中，特别是利用盖格模式下的CAPD并且利用接通的AE的最大固有增益和电子增益)和光荧光信号(优选的：在总增益模式1或总增益模式2中，可选地还在总增益模式3中，通常利用接通的AE的小增益)以及光吸收信号(优选的：在总增益模式0和总增益模式1中)。
因此可以利用几乎任何期望的光信号强度进行测量。因此，本发明使得系统中不再需要多个不同的光探测器或光电探测器来探测弱光信号和强光信号。
根据本发明，CAPDS不仅可以探测或扫描大约380nm和750nm之间的可见光谱范围，而且还可以探测或测量例如以下波长范围：
·不具有保护层的SiPM：从200nm往上。
·具有聚合物保护层的SiPM：约350nm至900nm。
·铟砷化镓(InGaAs)雪崩光电二级管：约0.9μm至1.7μm。
从权利要求6可以看出进一步有利的可实现特征。
然而，通常锗(Ge)雪崩光电二极管(Ge-APD)或InGaAs-APD还可以用作本发明框架内的CAPD。
从权利要求7可以看出可以实现的根据本发明的进一步的特征。
在这方面还可以参见以下实施方式。
这种三级跨阻抗放大器的最大增益例如可以达到3.75*107(即每级106*7.5*5)或7.5*107(即每级106*7.5*10)。这种增益例如用于探测弱化学发光信号。
根据本发明，可以使用三级跨阻抗放大器。因此，可以使用三种典型的跨阻抗放大器，这三种跨阻抗放大器一个接一个地连接、具有零调整并且在它们之间具有滤波器(例如：快速傅里叶变换滤波器，即FFT滤波器)，这些跨阻抗放大器关于其设计对于技术人员通常是已知的(参见例如2014年Springer-Verlag中Holger的“Einführung in dieHalbleiter-Schaltungstechnik”)。
从权利要求8和权利要求9可以看出进一步有利的可实现特征。
在这方面还可以参见以下实施方式。
根据本发明，待测量的光信号可以源自微量滴定格式的测试条的孔的功能化底部。孔与根据本发明的CAPD或SiPM之间的间距(例如10mm的间距)可以通过金属的中空波导桥接。这种中空波导可以用于抵消在例如10mm的所述距离处的依赖于距离的信号下降。
本发明因此使得可以将CAPD(特别是SiPN)与AE电连接或电子连接，并且在电荷积分模式下以较高的信号操作CAPD，以及在盖格计数器模式下以非常低的信号操作CAPD。本发明因此提供了一种便宜的通用的探测模块，该探测模块能够利用几乎任何期望的光信号强度(在单光子探测之间＜每秒10光子到每秒4*107光子或到多光子探测范围内的每cm2若干mW(mW/cm2))进行测量。CAPDS的总增益或模块的总增益可以逐步地在盖格计数器模式和电荷积分模式之间改变，特别是在软件的基础上改变。因此，可以在微量滴定盘的孔底部进行吸光度测量和化学发光测量。仅需要改变微量滴定盘来切换电压偏置，并且例如在两种所述测量类型之间基于软件来改变放大通道。
利用根据本发明的探测模块，可以使用具有从单光子探测到毫瓦范围的可变强度(动态范围高达10级)的多种光测量方法。此外，这能够以相对便宜的方式来实现。
因此，本发明的重点是，仅通过利用或不利用电压偏置的操作就已经可以探测到相当大的范围。使用根据本发明的单个探测器能够进行化学发光、吸收和荧光的测量。待测量的光信号可以源自微量滴定格式的例如1×8的测试条的两个或三个(或者多于三个)孔的功能化底部。示例：在λ＝650nm的波长处激发和测量时，在100μl的液体体积中进行吸收测量。另一示例：在λ＝460nm的波长处在没有激发的情况下，在液体(100μl)覆盖的表面上进行化学发光测量。因此，可以使用单个探测器以综合方式进行吸收测量和化学发光测量。
还提出了根据本发明的电荷雪崩光电探测器系统用于光电探测的用途，其中，半导体光电倍增器选择性地利用电压偏置Vbias或不利用电压偏置Vbias进行操作(二选一)。上述结合电荷雪崩光电探测器系统描述的特征也可以是根据本发明的用途的特征。
附图说明
测量结果将在下面参考具体设计通过示例示出。示出了：
图1：根据本发明的用于化学发光测量和吸收测量的SiPM模块；
图2：连接在图1的模块的下游的AE；
图3：SiPM和连接在下游的AE的设置；
图4：化学发光测量的示例；以及
图5：吸收测量的示例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的示例性模块(SiPM模块)3，参见图3，该模块具有嵌入在散热器5的中心的SiPM 1。附图标记6标记了在与SiPM 1直接相邻的两侧进入散热器5的冷却肋。图2示出了连接到图1中所示的SiPM 1的下游1-2或连接到相应的SiPM模块3(参见图3)的下游的放大器电子器件AE 2。图3示出了具有SiPM 1的SiPM模块3的总体设置，具有AE 2的AE模块4(通过合适的线缆连接)电连接或电子连接到SiPM 1下游。这里，这两个模块3和4在空间上彼此间隔开或彼此分开，使得由AE 2或模块4产生的热量远离模块3或SiPM 1。在图3中，AE的三级跨阻抗放大器可以在AE旁边(或SiPM控制电子器件旁边)识别出。
SiPM用约为-28伏的预增益工作在雪崩模式下。AE的三级跨阻抗放大器具有化学发光测量所需的约3.75*107(即，每级106*7.5*5)的总增益。相应的测量模式选择或电路用106的第一增益级(没有偏置电压)使吸收测量成为可能。由于化学发光测量需要相当高的灵敏度，因此AE适用于化学发光测量，同时(利用基于软件的放大或增益变化)具有针对吸收测量或针对荧光测量的选择。
孔和SiPM之间的间距为10毫米(mm)且由金属的中空波导管(例如铝转盘中的孔)桥接。
用于执行和评估化学发光测量的通常步骤序列如下：
1.放置参考样本。
2.设置Vbias(通常在量方面为28V-30V)。
3.设置背景信号水平(在下文中：CL信号为-1.5V)。
4.对CL信号进行采样以检查启动电压。
5.将Vbias设置为0。
6.放置样本。
7.将Vbias设置为之前的值。
8.对CL信号进行采样(2赫兹的采样率：大约5秒内采样10个值)。
9.将Vbias设置为0V(伏特)。
10.可以选择性地再次进行参考测量。
图4的示例示出了针对这种化学发光测量的结果。特征如下：
·标准B和标准E之间的信号偏差高达2伏特，电子特定分辨率为0.01伏特。
·通过从零调整到-2伏，SiPM的动态范围可以达到4.5伏的值。
·基线记录在填充有鲁米诺的孔中，但没有孵化标准物和缀合物。
·鲁米诺溶液在本次测量中略微减弱。
用于执行和评估吸收测量的通常步骤序列如下：
1.将Vbias设置为0伏。
2.将偏移设置为0伏。
3.放置参考样本。
4.对吸收信号进行采样。
5.放置实际样本。
6.对吸收信号进行采样(2赫兹的采样率：大约5秒内采样10个值)。
7.一方面根据参考测量确定吸收性，另一方面根据样本测量确定吸收性。A＝-LOG((信号样本)/(在测量开始时确定的参考信号))。
图5示出了示例性吸收测量的结果(原始数据)。以下内容适用于该方面：
·使用红绿蓝(RGB)LED激发(λ＝565nm)。
·示例性测量是在最大LED功率(35mA)的80％下记录的。
·在20分钟内信号偏差高达2伏。
·颜色变化反应期间的测量。
·动态范围为4.5伏的最大值。
·在约500秒的测量时间内的信号峰值是由扩散控制的颜色变化反应引起的。
Claims (10)
1.一种电荷雪崩光电探测器系统CAPDS，包括：
基于电荷雪崩原理的电荷雪崩光电探测器(1)，所述电荷雪崩光电探测器优选为半导体光电倍增器或雪崩光电二极管；以及
放大器电子器件(2)，所述放大器电子器件电连接在所述电荷雪崩光电探测器(1)的下游(1-2)；
其中，所述电荷雪崩光电探测器(1)能够选择性地利用偏置电压Vbias或不利用这种偏置电压Vbias操作。
2.根据前一项权利要求所述的CAPD系统，其特征在于，
通过所述放大器电子器件(2)进行从利用偏置电压Vbias的操作到不利用这种偏置电压Vbias的操作的切换，反之亦然，优选地通过集成在所述放大器电子器件(2)中的控制电子器件进行所述切换。
3.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
在所述电荷雪崩光电探测器(1)利用偏置电压Vbias的操作以及在所述电荷雪崩光电探测器(1)不利用这种偏置电压Vbias的操作两者中，所述CAPD系统都是可操作的，并且选择性地接通所述放大器电子器件(2)或断开所述放大器电子器件(2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
所述电荷雪崩光电探测器(1)能够在盖格模式、电荷积分模式和/或PIN光电二极管模式之间切换。
5.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
所述CAPD系统能够在以下测量模式下操作，即所述CAPD系统能够从下面所列出的任一期望的测量模式切换到任一其它测量模式或者至少能够按照以下顺序在各自的直接相邻的测量模式之间进行切换：
·总增益模式0：在不利用偏置电压Vbias且在所述放大器电子器件(2)断开的情况下，操作所述电荷雪崩光电探测器(1)；
·总增益模式1：在不利用偏置电压Vbias且所述放大器电子器件(2)接通的情况下，操作所述电荷雪崩光电探测器(1)；
·总增益模式2：在利用偏置电压Vbias且所述放大器电子器件(2)断开的情况下，操作所述电荷雪崩光电探测器(1)；
·总增益模式3：在利用偏置电压Vbias且所述放大器电子器件(2)接通的情况下，操作所述电荷雪崩光电探测器(1)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
所述电荷雪崩光电探测器(1)为硅光电倍增器SiPM或包括硅光电倍增器SiPM。
7.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
所述放大器电子器件(2)为优选地多级的、特别优选地三级的跨阻抗放大器或所述放大器电子器件包括优选地多级的、特别优选地三级的跨阻抗放大器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
所述电荷雪崩光电探测器(1)被配置在第一模块(3)中/被配置作为第一模块(3)，并且所述放大器电子器件(2)被配置在第二模块(4)中/被配置作为第二模块(4)；
所述第一模块(3)和所述第二模块(4)优选地在空间上彼此分开布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的CAPD系统，其特征在于，
所述电荷雪崩光电探测器(1)嵌入或布置在冷却元件(5)中/所述电荷雪崩光电探测器(1)嵌入或布置在冷却元件(5)处，特别是所述电荷雪崩光电探测器(1)嵌入或布置在散热器中/所述电荷雪崩光电探测器(1)嵌入或布置在散热器处。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的CAPD系统用于光电探测的用途，其中，所述半导体光电倍增器(1)选择性地利用偏置电压Vbias或不利用偏置电压Vbias操作。
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| GR01 | Patent grant | ||
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