JP2006179587A - Apd光子検出装置 - Google Patents
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Abstract
APD(アバランシェフォトダイオード)のなだれ電流を利用して光子(フォトン)の検出を行うAPD光子検出装置であって、特に光子の検出応答速度を速くしたAPD光子検出装置を提供する。
【解決手段】
光子の入力によりなだれ電流を発生させるAPD2と、このAPD2のカソードにブレークダウン電圧より大きい所定のDC電圧を供給するDCバイアス電源1と、上記APD2のアノードから供給されるなだれ電流を電圧に変換し、変換したこの電圧をAPD2の出力信号Voとして出力する負荷抵抗R1とを備えたAPD光子検出装置において、上記APD2の出力信号Voを受け、この出力信号VoからAPD2がなだれ電流を発生していると判定した場合には、そのなだれ電流を強制的に止めるためのクエンチ信号Pを発生して上記APD2のカソードに帰還するクエンチ手段20を備えた。
【選択図】図1
Description
APDに所定の繰り返し周期で入力される光子を検出するAPD光子検出装置で、この繰り返し周期に同期したパルスを用いてアクティブ・クエンチングを行うことによって、検出応答速度を速くしたAPD光子検出装置の概略構成を図3に示す。DCバイアス電源1は、APD2のブレークダウン電圧Vbより僅かに小さいDC電圧を発生し、APD2への過電流を防止するための保護抵抗R2を介してAPD2のカソードに供給する。
APDに非周期的に入力される光子を検出するAPD光子検出装置で、APDの出力信号からアクティブ・クエンチングを行うためのクエンチ信号を作り、この信号をAPDの出力(負荷抵抗)に帰還させることによって、検出応答速度を速くしたAPD光子検出装置の概略構成を図5に、各部の波形を図6に示す。なお、図6において、破線はクエンチ信号Dが負荷抵抗R1(APD2の出力)に帰還されていない場合を示している。また、各論理素子(Q1〜Q4)における遅延時間を1/2目盛分としている。
Claims (6)
- 光子の入力によりなだれ電流を発生させるAPD(2)と、
該APDのカソードに当該APDのブレークダウン電圧より大きい所定のDC電圧を供給するDCバイアス電源(1)と、
前記APDのアノードから供給されるなだれ電流を電圧に変換し、変換した該電圧をAPDの出力信号として出力する負荷抵抗(R1)とを備えたAPD光子検出装置において、
前記出力信号を受け、該出力信号から前記APDがなだれ電流を発生していると判定した場合には、当該なだれ電流を強制的に止めるためのクエンチ信号を発生して前記APDのカソードに帰還するクエンチ手段(20)を備えたことを特徴とするAPD光子検出装置。 - 前記クエンチ手段は、
前記出力信号から前記APDがなだれ電流を発生しているか否かを判定するための基準電圧を発生する基準電圧発生器(12)と、
前記出力信号の電圧を前記基準電圧と比較して前記APDがなだれ電流を発生しているか否かを判定し、その判定信号を出力するコンパレータ(11)と、
該コンパレータから出力される前記判定信号を受け、該判定信号が、前記APDがなだれ電流を発生していると判定している期間に、少なくとも1つの所定のパルス幅を有するパルスでなる前記クエンチ信号を発生させるクエンチ信号発生手段(13)と、
該クエンチ信号発生手段から出力される前記クエンチ信号をその直流分を阻止して前記APDのカソードに帰還するコンデンサ(C2)とを含むことを特徴とする請求項1に記載のAPD光子検出装置。 - 前記クエンチ手段は、更に、
前記コンデンサから出力される直流分が阻止された前記クエンチ信号を半波整流して前記APDのカソードに帰還するダイオード(Q5)を含むことを特徴とする請求項2に記載のAPD光子検出装置。 - 前記クエンチ信号発生手段は、
前記所定のパルス幅を有するパルスを所定周期で繰り返し発生するパルス発生器(13a)と、
該パルス発生器から出力される前記パルスと前記コンパレータから出力される前記判定信号とを受け、該判定信号が、前記APDがなだれ電流を発生していると判定している期間は該パルスを前記クエンチ信号として出力する論理ゲート(13b)とを含むことを特徴とする請求項2又は3に記載のAPD光子検出装置。 - 前記パルス発生器で発生される前記パルスの前記所定周期が前記APDと前記負荷抵抗とに関連して決まる光子の検出応答時間より短いことを特徴とする請求項4に記載のAPD光子検出装置。
- 前記DCバイアス電源は、前記APDのブレークダウン電圧より大きい前記所定のDC電圧と前記APDのブレークダウン電圧より小さい所定のDC電圧とを選択的に切り換えて前記APDのカソードに供給できることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のAPD光子検出装置。
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