JP7414306B2 - SiPMにおける光クロストーク効果の低減 - Google Patents
SiPMにおける光クロストーク効果の低減 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7414306B2 JP7414306B2 JP2021570169A JP2021570169A JP7414306B2 JP 7414306 B2 JP7414306 B2 JP 7414306B2 JP 2021570169 A JP2021570169 A JP 2021570169A JP 2021570169 A JP2021570169 A JP 2021570169A JP 7414306 B2 JP7414306 B2 JP 7414306B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sipm
- macrocell
- microcells
- macrocells
- microcell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 238000002292 fluorescence lifetime imaging microscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 claims 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000012879 PET imaging Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005415 bioluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000029918 bioluminescence Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/208—Circuits specially adapted for scintillation detectors, e.g. for the photo-multiplier section
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
- G01T1/20183—Arrangements for preventing or correcting crosstalk, e.g. optical or electrical arrangements for correcting crosstalk
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
- G01T1/20184—Detector read-out circuitry, e.g. for clearing of traps, compensating for traps or compensating for direct hits
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
Description
一例において、各マイクロセルは、SPADを備えてもよく、クエンチング要素及び/又は再充電要素を備えてもよい。
一例において、各SiPM又はSiPMマトリックスは、シンチレーション結晶、或いは、チェレンコフ光放射体、ナノ結晶、又は、LYSO結晶などの他の即時発光材料を備えてもよい。
一例において、方法は、無効化期間が終了した後に特定された1つ以上のマクロセルの出力信号を有効にするステップを更に含む。
一例において、1つ以上のマクロセルの出力信号を無効化するステップは、検出を実行した後に所定の遅延時間だけ行なわれてもよい。したがって、影響を受けたマクロセルの出力は、光クロストーク事象が予期され得る最小時間にわたって無効化されてもよい。
本開示の非限定的な例が以下の図で説明される。
マイクロセルは、読み出し信号を出力することができる対応する個々の出力を備えてもよい。
図3Bは、図1のSiPMの電子回路700の一例の簡略化された概略図を示す。回路700は、マクロセルの数に対応し得るサブ回路710,720を備えてもよい。図3Bの例において、回路は、2つのマクロセルに対応し得る2つのサブ回路を備えてもよい。サブ回路710は、並列に結合される8個のマイクロセルA1~A8を備えてもよい第1のマクロセル1に対応し得る。サブ回路720は、同様に並列に結合され得るマクロセル2のマイクロセルB1~B8に対応し得る。
レジスタ81の端子81aは、電圧源又は電流源に結合される出力端子に結合されてもよい。レジスタ81の端子81bは、フォトダイオード80の端子80aに結合されてもよい。
フォトダイオード80の端子80 bは、グループ出力OUT1に結合されてもよい。
一例では、レジスタ81が能動回路であってもよい。他の例において、レジスタ81は、フォトダイオード80の端子80a又は端子80bに結合されてもよい。
回路700は、各マクロセル出力OUT1、OUT2に結合される読み出し回路750,760を更に備えてもよく、すなわち、マクロセルと同じ数の読み出し回路があってもよい。読み出し回路は読み出し出力R1、R2を備えることができ、読み出し出力を通じて各マクロセルの出力信号が読み出されてもよい。
一例において、読み出し回路750は、増幅器751、弁別器752、NOTゲート753、ANDゲート754、及び、単安定タイマ755を備えてもよい。
弁別器752の第2の入力が閾値信号に結合されてもよい。弁別器752の出力は、単安定タイマ755の入力及びANDゲート754の第1の入力に結合されてもよい。
単安定タイマ755の出力は、サブ回路760のNOTゲートの入力に結合されてもよい。
ANDゲート754の第2の入力は、NOTゲート753の出力に結合されてもよい。ANDゲート754の出力は、読み出し出力R 1に結合されてもよい。
NOTゲート753の入力は、サブ回路760の単安定タイマの出力端子に結合されてもよい。
図4は、複数のマクロセル、例えば4に配置される複数の六角形のマイクロセル401、例えば32個のマイクロセルを備えてもよいSiPM400の一例を示す。この例において、検出が行なわれ得るマイクロセルC1は、第1のマクロセル1に属し得る。マイクロセルC1の隣接するマイクロセルは、異なるマクロセルに属してもよく、特に第2のマクロセル2のE1及びE2に属してもよく、第3のマクロセル3のF1及びF2に属してもよく、第4のマクロセルのG1及びG2に属してもよい。したがって、検出を実行すると、マクロセル2-4の出力は、それらが検出を実行したマイクロセルC1との境界の一部、特定の場合には六角形の6つの辺のうちの1つを共有するマイクロセルを有するため、無効化され得る。
Claims (15)
- シリコン系光電増倍管(SiPM)における光クロストーク効果を低減するためのSiPMであって、
-それぞれが並列に結合される複数のマイクロセルを備える複数のマクロセルと、
-それぞれが前記マクロセルの出力信号を受信するためにマクロセルの出力に結合される複数の読み出し回路と、
を備え、
-前記マイクロセルは、隣接するマイクロセルが異なるマクロセルに属するように前記SiPM内に配置され、
-マイクロセルが検出を実行するときに、前記検出を実行した前記マイクロセルに隣接する1つ以上のマイクロセルを有する各マクロセルの前記読み出し回路が、所定の期間中にその出力信号を無効化するように構成される、
SiPM。 - 各マクロセルは、前記マクロセルの前記出力信号の無効化を遅延させるための遅延回路に結合される、請求項1に記載のSiPM。
- 前記マイクロセルが長方形、六角形、又は、円形の形状を備える、請求項1又は2に記載のSiPM。
- 各マクロセルがスイッチング回路に結合される、請求項1から3のいずれか一項に記載のSiPM。
- 配列が市松模様配列である、請求項1から4のいずれか一項に記載のSiPM。
- 各マイクロセルが単一光子アバランシェダイオードを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のSiPM。
- 各SiPMがシンチレーション結晶又は他の即時発光材料を備える、請求項1から6のいずれか一項に記載のSiPM。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の1つ以上のSiPMを備える撮像システム。
- 陽電子放射断層撮影デバイス、レーザ撮像検出及び測距、並びに、蛍光寿命撮像顕微鏡法のうちの1つを含む、請求項8に記載の撮像システム。
- SiPMにおける光クロストーク効果を低減するための方法であって、前記SiPMが複数のマクロセルを備え、各マクロセルが並列に結合される複数のマイクロセルを備え、隣接するマイクロセルが異なるマクロセルに属し、前記方法は、
-マイクロセルによって検出を実行するステップと、
-前記検出を実行した前記マイクロセルに隣接する前記マイクロセルのうちの1つ以上のマクロセルを特定するステップと、
-所定の無効化期間中に前記特定された1つ以上のマクロセルの出力信号を無効化するステップと、
を含む方法。 - 前記検出を実行したマイクロセルを有する前記マクロセルの読み出し回路によって、前記検出を実行したマイクロセルに隣接する1つ以上のマイクロセルの前記出力信号の前記無効化をトリガするステップを更に含む、請求項10に記載の方法。
- -光クロストーク事象が予期される無効化期間を特定するステップと、
-特定された無効化期間中に前記特定された1つ以上のマクロセルの前記出力信号を無効化するステップと、を
更に含む、請求項10又は11に記載の方法。 - 前記無効化期間が終了した後に前記特定された1つ以上のマクロセルの前記出力信号を有効にするステップを更に含む、請求項10から12のいずれか一項に記載の方法。
- 1つ以上のマクロセルの前記出力信号を無効にする前記ステップは、検出を実行した後に所定の遅延時間だけ行なわれる、請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つ以上のマクロセルの出力を無効化するための前記遅延時間が50~250psである、請求項14に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18382366 | 2018-05-28 | ||
PCT/EP2019/063569 WO2019228944A1 (en) | 2018-05-28 | 2019-05-27 | REDUCING OPTICAL CROSSTALK EFFECTS IN SiPMs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022525255A JP2022525255A (ja) | 2022-05-11 |
JP7414306B2 true JP7414306B2 (ja) | 2024-01-16 |
Family
ID=62528393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021570169A Active JP7414306B2 (ja) | 2018-05-28 | 2019-05-27 | SiPMにおける光クロストーク効果の低減 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220116555A1 (ja) |
EP (1) | EP3977176A1 (ja) |
JP (1) | JP7414306B2 (ja) |
WO (1) | WO2019228944A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2939157B2 (es) * | 2021-10-12 | 2023-10-09 | General Equipment For Medical Imaging S A | Topologia de red de lectura para dispositivos de tomografia por emision de positrones con tiempo de vuelo |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110001053A1 (en) | 2008-03-13 | 2011-01-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Low-power tdc-adc and anger logic in radiation detection applications |
JP2016145776A (ja) | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 三菱電機株式会社 | レーザ受信装置 |
WO2017038133A1 (ja) | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器および検出器モジュール |
US20190041502A1 (en) | 2017-08-07 | 2019-02-07 | Waymo Llc | Aggregating Non-imaging SPAD Architecture for Full Digital Monolithic, Frame Averaging Receivers |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6183985A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-04-28 | Shimadzu Corp | シンチレ−シヨン検出器 |
JPH11304926A (ja) * | 1998-04-20 | 1999-11-05 | Toshiba Corp | 核医学診断装置 |
RU2411542C2 (ru) * | 2005-04-22 | 2011-02-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Цифровой кремниевый фотоумножитель для врп-пэт |
US9720109B2 (en) | 2014-12-24 | 2017-08-01 | General Electric Company | Systems and methods for minimizing silicon photomultiplier signal propagation delay dispersion and improve timing |
US9767246B2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-09-19 | General Electric Company | Adjustment and compensation of delays in photo sensor microcells |
US11289524B2 (en) * | 2019-03-13 | 2022-03-29 | Semiconductor Components Industries, Llc | Microlenses for semiconductor device with single-photon avalanche diode pixels |
US11747453B1 (en) * | 2019-11-04 | 2023-09-05 | Waymo Llc | Calibration system for light detection and ranging (lidar) devices |
US20230217138A1 (en) * | 2020-04-20 | 2023-07-06 | Spiden Ag | Multipurpose mixed-signal light sensor based on semiconductor avalanche photodiodes |
JPWO2021246146A1 (ja) * | 2020-06-04 | 2021-12-09 | ||
JP2022147766A (ja) * | 2021-03-23 | 2022-10-06 | 株式会社東芝 | 光検出器 |
-
2019
- 2019-05-27 JP JP2021570169A patent/JP7414306B2/ja active Active
- 2019-05-27 WO PCT/EP2019/063569 patent/WO2019228944A1/en unknown
- 2019-05-27 EP EP19725746.2A patent/EP3977176A1/en not_active Withdrawn
-
2021
- 2021-11-22 US US17/532,589 patent/US20220116555A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110001053A1 (en) | 2008-03-13 | 2011-01-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Low-power tdc-adc and anger logic in radiation detection applications |
JP2011513761A (ja) | 2008-03-13 | 2011-04-28 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 放射線検出装置における低電力tdc−adc及びアンガー理論 |
JP2016145776A (ja) | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 三菱電機株式会社 | レーザ受信装置 |
WO2017038133A1 (ja) | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器および検出器モジュール |
US20190041502A1 (en) | 2017-08-07 | 2019-02-07 | Waymo Llc | Aggregating Non-imaging SPAD Architecture for Full Digital Monolithic, Frame Averaging Receivers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220116555A1 (en) | 2022-04-14 |
JP2022525255A (ja) | 2022-05-11 |
EP3977176A1 (en) | 2022-04-06 |
WO2019228944A1 (en) | 2019-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109716525B (zh) | 堆叠式背面照明spad阵列 | |
Schaart et al. | Advances in digital SiPMs and their application in biomedical imaging | |
US8476571B2 (en) | SiPM photosensor with early signal digitization | |
US20160011323A1 (en) | Photodetector and computed tomography apparatus | |
US8269181B2 (en) | Avalanche pixel sensors and related methods | |
US11764314B2 (en) | Scattering structures for single-photon avalanche diodes | |
JP5908497B2 (ja) | シリコンをベースとする光電子増倍管のセルの製造方法、シリコンをベースとする光電子倍増管の製造方法、および放射線検出器の製造方法 | |
US8017902B2 (en) | Detector | |
CN111766592A (zh) | 传感器以及距离测量装置 | |
JP7013120B2 (ja) | 光検出装置および光検出システム | |
Ficorella et al. | Crosstalk mapping in CMOS SPAD arrays | |
JP7414306B2 (ja) | SiPMにおける光クロストーク効果の低減 | |
JP2018019040A (ja) | 光検出装置および光検出システム | |
US11189742B2 (en) | Photo-detection device, photo-detection system, and mobile apparatus | |
Vilà et al. | Crosstalk-free single photon avalanche photodiodes located in a shared well | |
Liu et al. | A wide spectral response single photon avalanche diode for backside-illumination in 55-nm CMOS process | |
Webster et al. | A silicon photomultiplier with> 30% detection efficiency from 450–750nm and 11.6 μm pitch NMOS-only pixel with 21.6% fill factor in 130nm CMOS | |
US20220260736A1 (en) | Silicon photomultipliers for positron emission tomography imaging systems | |
US20230387332A1 (en) | Scattering structures for single-photon avalanche diodes | |
WO2022113515A1 (ja) | センサデバイス | |
US11818488B2 (en) | Photoelectric conversion device, photoelectric conversion system, and moving body | |
US11984519B2 (en) | Semiconductor devices with single-photon avalanche diodes and hybrid isolation structures | |
US20240055537A1 (en) | Semiconductor Devices with Single-Photon Avalanche Diodes, Light Scattering Structures, and Multiple Isolation Structures | |
US20240031705A1 (en) | Semiconductor digital photomultiplier photon counter and imager and related technology | |
US20230215960A1 (en) | Semiconductor devices with single-photon avalanche diodes and hybrid isolation structures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220525 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230626 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230925 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7414306 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |