KR102093041B1 - System and Method for evaluating performance of Photon counting sensor - Google Patents
System and Method for evaluating performance of Photon counting sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR102093041B1 KR102093041B1 KR1020180143683A KR20180143683A KR102093041B1 KR 102093041 B1 KR102093041 B1 KR 102093041B1 KR 1020180143683 A KR1020180143683 A KR 1020180143683A KR 20180143683 A KR20180143683 A KR 20180143683A KR 102093041 B1 KR102093041 B1 KR 102093041B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sensor
- pulse
- bias voltage
- comparator
- measurement sensor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 78
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 61
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000012742 biochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000005433 particle physics related processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4413—Type
- G01J2001/442—Single-photon detection or photon counting
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 광자계수측정센서의 평가장치, 평가방법 및 평가시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an evaluation device, an evaluation method and an evaluation system of a photon counting sensor.
Avalanche photodiode(APD) 기반 가이거(Geiger) 모드 광자계수 검출기는 빛을 광자의 초당 개수로 측정하는 검출기로써 의료 영상, 입자물리, 방사능 검출 등과 같이 매우 약한 빛을 높은 감도로 측정하는 분야에 널리 사용되고 있다. 뿐만 아니라 광자계수 기반 양자정보과학 등의 첨단 분야에도 활발하게 사용되고 있어 폭넓은 분야에 반드시 필요한 장비로 인식되고 있다. The Avalanche photodiode (APD) -based Geiger mode photon count detector is a detector that measures light at the number of photons per second, and is widely used in fields that measure very weak light with high sensitivity, such as medical imaging, particle physics, and radioactivity detection. . In addition, it is actively used in high-tech fields such as photon counting-based quantum information science, and is recognized as a necessary equipment in a wide range of fields.
가시광 및 적외선 영역에서는 이미 Si 및 InGaAs 기반 APD 센서가 광자계수검출기로 상용화되어 사용되고 있으며, 최근들어 이러한 기술들을 바탕으로 자외선 영역에서만 동작하는 SiC 계열의 APD가 개발되고 있다. 도 1a, 도 1b는 현재 애벌런치 포토다이오드(Avalanche photodiode, APD) 기반 광자계수측정센서 사진이다. 도 2a는 광증배관(Photomultiplier tube, PMT)기반 광자계수측정센서 사진, 도 2b는 UV-enhanced Si 기반 광자계수측정센서 사진, 도 2c는 SiC 기반 광자계수측정센서 사진, 도 2d는 GaN 기반 광자계수측정센서 사진이다. 2a에 도시된 바와 같은 PMT 기반의 광자계수 검출기가 부피가 크고 고전압이 필요하며 충격에 약할뿐만 아니라 영하 10? 이하의 저온 동작이 불가능하여 야외에서 사용이 제약되는 단점을 가지고 있는 반면에 APD의 경우 부피가 작고 구조가 단단하면서도 비용적으로도 저렴하여 휴대용 센서 모듈의 개발에 유리하며 array형태의 APD인 silicon photomultiplier (SiPM)로 응용시에 PET와 같은 의료영상 기기에서 PMT의 역할을 대체할 만한 후보군으로 각광받고 있다. 자외선 대역에서는 SiC APD 센서 기반 광자계수 검출기를 개발하려는 시도가 있으며 이는 개발시에 300 nm 이하의 자외선 광원에 대한 산란과 형광특성을 측정하여 에어로졸 상태에서 유기물질을 검출하는 생화학물질 분석장치 등의 개발에 활발히 응용될 가능성이 크기 때문이다. 이 때문에 자외선 영역에서 감응하는 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같은 SiC, GaN 등 반도체 물질 기반의 APD로 대체하려는 연구가 시도되고 있다. 현재 가시광에서는 반응하지 않고 오직 자외선에서만 반응하는 SiC 센서는 중국의 Gano사와 유럽 일부 기업에서 생산하고 있는 실정이다. 또한, SiC 센서기반 광자계수 검출기는 미국에서 국방용으로 상용화 개발을 진행하고 있다.In the visible and infrared regions, Si and InGaAs-based APD sensors have already been commercialized and used as photon count detectors. Recently, based on these technologies, SiC-based APDs that operate only in the ultraviolet region have been developed. 1A and 1B are photographs of an avalanche photodiode (APD) -based photon counting sensor. Figure 2a is a photomultiplier tube (PMT) -based photon count sensor photo, Figure 2b is a UV-enhanced Si-based photon count sensor photo, Figure 2c is a SiC-based photon count sensor photo, Figure 2d is a GaN-based photon count This is a picture of a measuring sensor. The PMT-based photon count detector as shown in 2a is bulky, requires high voltage, is not only susceptible to shock, but also subzero 10? While the following low-temperature operation is impossible, it has the disadvantage of being restricted for outdoor use, whereas the APD has a small volume, a rigid structure, and is inexpensive, which is advantageous for the development of portable sensor modules and is an array-type APD silicon photomultiplier. (SiPM) has been spotlighted as a candidate to replace the role of PMT in medical imaging devices such as PET in application. In the ultraviolet band, attempts have been made to develop a SiC APD sensor-based photon count detector, which is used in the development of biochemical analysis devices that detect organic substances in an aerosol state by measuring scattering and fluorescence properties of ultraviolet light sources of 300 nm or less during development. This is because it is highly likely to be actively applied. For this reason, studies have been attempted to replace APD based on semiconductor materials such as SiC and GaN as shown in FIGS. 2C and 2D that respond in the ultraviolet region. Currently, SiC sensors that do not react with visible light but only with ultraviolet light are produced by Gano of China and some European companies. In addition, SiC sensor-based photon count detectors are being developed for commercial use in the United States.
이러한 검출기의 핵심 부품인 APD는 현재 Hamamatsu, Excelitas, SensL 등 세계적인 센서 대기업에서 독점적으로 공급하고 있는 실정이며 국산화를 위해서는 APD 센서의 개발 과정에서 필요한 평가장비 등의 구축이 이루어져야한다. 국내에 광자계수검출기를 센서와 모듈을 포함하여 제품으로 제공하고 있는 기업은 없으며 관련 연구 사례도 거의 없는 상황이다. Si APD 혹은 SiPM 등 실리콘 기반 센서는 일부 중소기업과 연구소에서 연구개발을 진행하고 있으며 자외선 전용 센서로는 제니콤에서 GaN 센서를 상용화하였다. APD, the core part of these detectors, is currently being supplied exclusively by global sensor companies such as Hamamatsu, Excelitas, and SensL. For localization, it is necessary to build the evaluation equipment necessary for the development of the APD sensor. There are no companies in Korea that offer photon counting detectors as products, including sensors and modules, and there are few related research cases. Silicon-based sensors, such as Si APD or SiPM, are being researched and developed by some small and medium-sized enterprises and research institutes, and GaN sensors are commercialized by Jennycom as UV-only sensors.
KRISS 광학표준센터에서는 광자계수 검출기 특성평가 기술 개발에 대한 연구를 수행하면서 APD 기반 초고감도 센서들의 핵심 성능인 다크카운트(dark count) 및 에프터펄스(afterpulse)를 평가하여 APD의 제작과정에서 발생되는 문제점을 파악하고 공정을 개선할 수 있도록 하기 위한 광자계수 기술 기반의 성능평가 모듈을 제작하였다. KRISS Optical Standard Center conducts research on the development of photon count detector characteristic evaluation technology and evaluates dark count and afterpulse, which are the core performances of APD-based ultra-high sensitivity sensors, resulting in APD manufacturing problems A performance evaluation module based on photon counting technology was developed to help identify and improve the process.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 광자계수측정센서의 평가장치, 평가방법 및 평가시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the above-described conventional problems, and according to an embodiment of the present invention, an object thereof is to provide an evaluation device, an evaluation method and an evaluation system for a photon counting sensor.
본 발명의 실시예에 따르면, 평가 대상이 되는 측정센서에 대하여 암실모드에서의 제1펄스개수인 DCR과 광원조사모드에서의 제2펄스개수를 기반으로 광자계수측정센서의 특성을 평가하여 센서를 보완, 수정할 수 있는 자료를 확보할 수 있는 광자계수측정센서의 평가장치, 평가방법 및 평가시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensor is evaluated by evaluating the characteristics of the photon counting measurement sensor based on the DCR, which is the first pulse number in the dark mode and the second pulse number in the light source irradiation mode, for the measurement sensor to be evaluated. The purpose is to provide an evaluation device, an evaluation method, and an evaluation system for a photon counting sensor that can secure data that can be supplemented or modified.
본 발명의 실시예에 따르면 조사되는 광의 파장, 인가되는 역바이어스전압에 따라 암실모드에서의 제1펄스개수와 광원조사모드에서의 제2펄스개수의 비율을 기반으로 광자측정 검출기를 최적화 설계할 수 있는 자료를 제공하는데 그 목적이 있다.According to an embodiment of the present invention, the photon detector can be optimally designed based on the ratio of the number of first pulses in the dark mode and the number of second pulses in the light source irradiation mode according to the wavelength of the irradiated light and the applied reverse bias voltage. The purpose is to provide useful data.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be understandable.
본 발명의 제1목적은, 광자계수측정센서의 성능을 평가하기 위한 장치에 있어서, 평가대상이 되는 광자계수 측정센서가 장착되는 센서장착부; 상기 측정센서에 역바이어스전압을 인가하여 출력펄스를 출력시키는 역바이어스전압인가부; 상기 출력펄스 중 특정 설정값이상의 출력펄스만을 선별하는 비교기; 및 상기 비교기에서 출력된 출력펄스에서 특정시간 내의 펄스개수를 측정하여 상기 측정센서를 평가하는 평가수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is an apparatus for evaluating the performance of a photon counting sensor, comprising: a sensor mounting unit equipped with a photon counting sensor to be evaluated; A reverse bias voltage applying unit that outputs an output pulse by applying a reverse bias voltage to the measurement sensor; A comparator which selects only output pulses of a specific set value or more among the output pulses; And evaluating means for evaluating the measuring sensor by measuring the number of pulses within a specific time from the output pulse output from the comparator. It can be achieved as an evaluation device for a photon counting measuring sensor.
그리고 비교기 후단에 구비되어 상기 비교기에서 선별된 출력펄스를 평가장치로 판독하기 위해서 규격화하는 균일기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it can be characterized in that it is provided at the rear end of the comparator further comprises a uniformity to standardize in order to read the output pulse selected by the comparator to the evaluation device.
또한, 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하는 선택기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that it further comprises a selector for selecting only a negative or positive value among the output pulses.
그리고 역바이어스전압인가부를 제어하여 상기 측정센서에 인가되는 바이어스전압을 조절하고, 상기 비교기의 설정값을 조절하며, 상기 선택기와 상기 균일기 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And a control unit for controlling a bias voltage applied to the measurement sensor by controlling a reverse bias voltage applying unit, adjusting a set value of the comparator, and controlling at least one of the selector and the uniformer. Can be done with
또한 센서장착부와, 상기 역바이어스전압인가부와, 상기 비교기와, 상기 균일기와, 상기 선택기는 내장시키며 암실로 구성된 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the sensor mounting unit, the reverse bias voltage applying unit, the comparator, the homogenizer, the selector is built-in and can be characterized in that it further comprises a housing consisting of a darkroom.
그리고 평가수단은 상기 바이어스전압 및 상기 설정값 중 적어도 어느 하나에 따른 상기 특정기간 내의 다크카운트레이트(dark count rate, DCR)와 에프터펄스(afterpulse) 특성을 측정하여 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the evaluation means is to evaluate the performance of the measurement sensor by measuring the dark count rate (dark count rate, DCR) and afterpulse (afterpulse) characteristics within the specified period according to at least one of the bias voltage and the set value It can be characterized as.
또한 측정센서는 SiC 및 Si 계열의 APD(Avalanche photodiode) 센서인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the measurement sensor may be characterized as a SiC and Si-based Avalanche photodiode (APD) sensor.
본 발명의 제2목적은 광자계수측정센서의 성능을 평가하기 위한 방법에 있어서, 센서장착부에 평가 대상이 되는 광자계수 측정센서를 장착하는 단계; 역바이어스전압인가부가 상기 측정센서에 역바이어스전압을 인가하는 단계; 상기 측정센서에서 애벌런치 출력펄스가 출력되는 단계; 비교기가 상기 출력펄스 중 특정 설정값이상의 출력펄스만을 선별하는 단계; 상기 비교기 후단에 구비된 균일기가 상기 비교기에서 선별된 출력펄스를 규격화하는 단계; 선택기가 상기 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하는 단계; 및 평가수단이 출력펄스에서 특정시간 내의 펄스개수를 측정하여 상기 측정센서를 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a method for evaluating the performance of a photon count measuring sensor, comprising: mounting a photon count measuring sensor which is an evaluation target in a sensor mounting unit; A reverse bias voltage applying unit applying a reverse bias voltage to the measurement sensor; Outputting an avalanche output pulse from the measurement sensor; A comparator selecting only the output pulses of a specific set value or more among the output pulses; A step of standardizing an output pulse selected from the comparator by a homogenizer provided at the rear end of the comparator; A selector selecting only negative or positive values from the output pulses; And evaluating the measuring sensor by measuring the number of pulses within a specific time in the output pulse by the evaluating means. It can be achieved as an evaluation method of a photon counting measuring sensor.
그리고 제어부가 상기 역바이어스전압인가부를 제어하여 상기 측정센서에 인가되는 바이어스전압을 조절하고, 상기 비교기의 설정값을 조절하며, 상기 선택기와 상기 균일기 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And controlling a bias voltage applied to the measurement sensor by controlling the reverse bias voltage applying unit, adjusting a set value of the comparator, and controlling at least one of the selector and the uniformer. It can be characterized by doing.
또한, 본 발명의 제2목적에 있어서, 센서장착부와, 상기 역바이어스전압인가부와, 상기 비교기와, 상기 균일기와, 상기 선택기는 암실로 구성된 하우징 내장되며, 상기 평가수단은 상기 바이어스전압 및 상기 설정값 중 적어도 어느 하나에 따른 상기 특정기간 내의 다크카운트레이트(dark count rate, DCR) 및 에프터펄스(afterpulse) 특성을 측정하여 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the second purpose of the present invention, a sensor mounting unit, the reverse bias voltage applying unit, the comparator, the uniformizer, and the selector are built in a housing composed of a dark room, and the evaluation means includes the bias voltage and the The performance of the measurement sensor may be evaluated by measuring a dark count rate (DCR) and an afterpulse characteristic within the specific period according to at least one of a set value.
본 발명의 제3목적은 광자계수측정센서의 성능을 평가하기 위한 시스템에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 측정장치; 및 하우징 일측에 장착되어 측정센서에 특정 파장의 광을 조사하는 광원;을 포함하고, 평가수단은 상기 광원이 작동되지 않는 암실모드에서의 출력펄스의 제1펄스개수값과, 상기 광원이 작동되는 광원조사모드에서의 출력펄스의 제2펄스개수값을 기반으로 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가시스템으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is a system for evaluating the performance of a photon counting sensor, comprising: a measuring device according to the first object mentioned above; And a light source mounted on one side of the housing and irradiating light of a specific wavelength to the measurement sensor. The evaluation means includes a first pulse number value of the output pulse in a dark mode in which the light source is not operated, and the light source is operated. It can be achieved as an evaluation system of a photon count measurement sensor, characterized in that the performance of the measurement sensor is evaluated based on the second pulse count value of the output pulse in the light irradiation mode.
그리고 제어부는 광원을 제어하여 광조사시간, 광조사주기, 광의 파장을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the control unit may be characterized by controlling the light source to adjust the light irradiation time, the light irradiation period, and the wavelength of light.
또한, 평가수단은 상기 제2펄스개수값에 대한 상기 제1펄스개수값의 비율에 기반하여 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the evaluation means may be characterized by evaluating the performance of the measurement sensor based on the ratio of the first pulse count value to the second pulse count value.
그리고 출력펄스, 상기 제1펄스개수값, 상기 제2펄스개수값을 디스플레이하는 디스플레이수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that it further comprises a display means for displaying the output pulse, the first pulse count value, the second pulse count value.
본 발명의 제4목적은, 광자계수측정센서의 성능을 평가하기 위한 방법에 있어서, 암실로 구성된 하우징 일측에 구비된 센서장착부에 평가 대상이 되는 광자계수 측정센서를 장착하고 하우징 일측에 구비된 광원장착부에 광원을 장착하는 단계; 역바이어스전압인가부가 상기 측정센서에 역바이어스전압을 인가하는 단계; 상기 측정센서에서 애벌런치 출력펄스가 출력되는 단계; 비교기가 상기 출력펄스 중 특정 설정값이상의 출력펄스만을 선별하는 단계; 상기 비교기 후단에 구비된 균일기가 상기 비교기에서 선별된 출력펄스를 규격화하는 단계; 선택기가 상기 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하는 단계; 평가수단이 암실모드에서, 출력펄스에서 특정시간 내의 제1펄스개수를 측정하는 단계; 제어부가 광원을 작동하여 상기 측정센서에 특정 파장의 광을 조사하여 광원조사모드로 전환하는 단계; 상기 광원조사모드에서, 출력펄스에서 특정시간 내의 제2펄스개수를 측정하는 단계; 및 상기 평가수단이 암실모드에서의 출력펄스의 제1펄스개수값과, 상기 광원조사모드에서의 출력펄스의 제2펄스개수값을 기반으로 상기 측정센서의 성능을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가방법으로서 달성될 수 있다. In a fourth object of the present invention, in a method for evaluating the performance of a photon counting sensor, a photon counting measurement sensor to be evaluated is mounted on a sensor mounting unit provided on one side of a housing composed of a dark room, and a light source provided on one side of the housing Attaching a light source to the mounting portion; A reverse bias voltage applying unit applying a reverse bias voltage to the measurement sensor; Outputting an avalanche output pulse from the measurement sensor; A comparator selecting only the output pulses of a specific set value or more among the output pulses; A step of standardizing an output pulse selected from the comparator by a homogenizer provided at the rear end of the comparator; A selector selecting only negative or positive values from the output pulses; In the dark mode, the evaluation means measures the number of first pulses within a specific time in the output pulse; A step in which a control unit operates a light source to irradiate the measurement sensor with light of a specific wavelength to switch to a light source irradiation mode; Measuring the number of second pulses within a specific time in the output pulse in the light irradiation mode; And the evaluating means evaluating the performance of the measurement sensor based on the first pulse number value of the output pulse in the dark mode and the second pulse number value of the output pulse in the light source irradiation mode. It can be achieved as a method of evaluating a photon counting sensor characterized by this.
그리고 성능을 평가하는 단계는, 상기 평가수단이 상기 제2펄스개수값에 대한 상기 제1펄스개수값의 비율에 기반하여 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the step of evaluating the performance may be characterized in that the evaluating means evaluates the performance of the measurement sensor based on the ratio of the first pulse count value to the second pulse count value.
본 발명의 실시예에 따른 광자계수측정센서의 평가장치, 평가방법 및 평가시스템에 따르면, 광자계수측정센서 특히 SiC 및 Si 계열의 APD(Avalanche photodiode) 센서의 검출 성능을 평가할 수 있는 효과를 갖는다. According to the evaluation apparatus, evaluation method and evaluation system of a photon counting sensor according to an embodiment of the present invention, it has an effect capable of evaluating the detection performance of a photon counting sensor, especially SiC and Si series Avalanche photodiode (APD) sensors.
본 발명의 실시예에 따른 광자계수측정센서의 평가장치, 평가방법 및 평가시스템에 따르면, 평가 대상이 되는 측정센서에 대하여 암실모드에서의 제1펄스개수인 DCR과 광원조사모드에서의 제2펄스개수를 기반으로 광자계수측정센서의 특성을 평가하여 센서를 보완, 수정할 수 있는 자료를 확보할 수 있는 장점이 있다. According to the evaluation apparatus, evaluation method and evaluation system of a photon counting sensor according to an embodiment of the present invention, the first pulse number in the dark mode and the second pulse in the light source irradiation mode for the measurement sensor to be evaluated It has the advantage of securing the data that can complement and modify the sensor by evaluating the characteristics of the photon counting sensor based on the number.
본 발명의 실시예에 따른 광자계수측정센서의 평가장치, 평가방법 및 평가시스템에 따르면, 조사되는 광의 파장, 인가되는 역바이어스전압에 따라 암실모드에서의 제1펄스개수와 광원조사모드에서의 제2펄스개수의 비율을 기반으로 광자측정 검출기를 최적화 설계할 수 있는 자료를 확보할 수 있는 장점이 있다. According to the evaluation apparatus, evaluation method and evaluation system of a photon counting sensor according to an embodiment of the present invention, the first number of pulses in the dark room mode and the number in the light source irradiation mode according to the wavelength of the irradiated light and the reverse bias voltage applied It has the advantage of securing data to optimize the design of a photon detector based on the ratio of 2 pulses.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a, 도 1b는 현재 애벌런치 포토다이오드(Avalanche photodiode, APD) 기반 광자계수측정센서 사진,
도 2a는 광증배관(Photomultiplier tube, PMT)기반 광자계수측정센서 사진,
도 2b는 UV-enhanced Si 기반 광자계수측정센서 사진,
도 2c는 SiC 기반 광자계수측정센서 사진,
도 2d는 GaN 기반 광자계수측정센서 사진,
도 3은 본 발명의 실시예예 따른 광자계수측정센서의 평가시스템의 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 평가시스템의 부분 사진,
도 6은 본 발명의 실시예예 따른 광자계수측정센서의 평가방법의 흐름도,
도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 역바이어스 전압이 인가된 측정센서에서 출력되는 애벌런치 펄스 그래프,
도 7b는 본 발명의 실시예에 따라 비교기에 의해 선별된 출력펄스 그래프,
도 7c는 본 발명의 실시예에 따라 균일기와 선택기를 거친 출력펄스 그래프,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 바이어스 전압에 따른 DCR 그래프와 표,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 평가시스템 사진,
도 10a는 본 발명의 실시예에 따라 측정된 바이어스전압에 따른 암실모드(Chip_Dark)와 광원조사모드(Chip_Photo)에서의 전류변화 그래프,
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 에프터펄스(afterpulse) 측정 그래프,
도 11은 본 발명의 실시예예 따른 광자계수측정센서의 평가방법의 흐름도를 도시한 것이다. The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, and therefore the present invention is limited to those described in such drawings. It should not be construed limitedly.
Figures 1a, 1b is currently avalanche photodiode (Avalanche photodiode, APD) based photon count sensor photo,
Figure 2a is a photomultiplier tube (Photomultiplier tube, PMT) -based photon count sensor photo,
Figure 2b is a UV-enhanced Si-based photon count sensor photo,
2c is a photo of a photoelectric coefficient measurement sensor based on SiC,
Figure 2d is a photon counting sensor photo based on GaN,
3 is a block diagram of an evaluation system of a photon counting sensor according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a block diagram showing the signal flow of the control unit according to an embodiment of the present invention,
5 is a partial photograph of an evaluation system manufactured according to an embodiment of the present invention,
6 is a flowchart of an evaluation method of a photon counting sensor according to an embodiment of the present invention,
7A is an avalanche pulse graph output from a measurement sensor to which a reverse bias voltage is applied according to an embodiment of the present invention;
7B is a graph of output pulses selected by a comparator according to an embodiment of the present invention,
Figure 7c is a graph of the output pulse through the uniformity and selector according to an embodiment of the present invention,
8A and 8B are DCR graphs and tables according to bias voltages according to an embodiment of the present invention;
9 is a photograph of an evaluation system manufactured according to an embodiment of the present invention,
10A is a graph of current change in a dark mode (Chip_Dark) and a light source irradiation mode (Chip_Photo) according to a bias voltage measured according to an embodiment of the present invention;
Figure 10b is an afterpulse (afterpulse) measurement graph according to an embodiment of the present invention,
11 is a flowchart of an evaluation method of a photon counting sensor according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments related to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete and that the spirit of the present invention is sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on another component, or a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Therefore, the shape of the exemplary diagram may be modified by manufacturing technology and / or tolerance. Therefore, the embodiments of the present invention are not limited to the specific shapes shown, but also include changes in shapes generated according to the manufacturing process. For example, the area illustrated at a right angle may be rounded or have a shape having a predetermined curvature. Therefore, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are for illustrating a specific shape of the region of the device and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first and second are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. The embodiments described and illustrated herein also include its complementary embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, 'comprises' and / or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other components.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically describe and understand the invention. However, a reader who has knowledge in this field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific contents. It should be noted that, in some cases, parts that are commonly known in describing the invention and that are not significantly related to the invention are not described in order to prevent chaos from coming into account in explaining the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광자계수측정센서의 평가시스템(100)의 구성, 기능 그 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 3은 본 발명의 실시예예 따른 광자계수측정센서의 평가시스템(100)의 블록도를 도시한 것이다, 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(80)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 평가시스템(100)의 부분 사진을 도시한 것이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실시예예 따른 광자계수측정센서의 평가방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and function of the
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광자계수측정센서의 평가시스템(100)은 평가대상이 되는 광자계수측정센서가 장착되는 측정센서장착부(11)와, 역바이어스전압인가부(40)와, 비교기(50)와, 균일기(60)와, 선택기(70), 펄스카운터(91), 디스플레이수단(92), 평가수단(90), 제어부(80), 광원(30) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 3, the
역바이어스전압인가부(40)는 측정센서(10)에 역바이어스전압을 인가하여 애벌런치 출력펄스를 출력시키도록 한다. 도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 역바이어스 전압이 인가된 측정센서(10)에서 출력되는 애벌런치 펄스 그래프를 도시한 것이다. 실시예에서는 측정대상이 되는 APD센서(10)를 가이거 모드로 동작시키기 위해서 가변저항을 이용하여 0 ~ 10V 가변되는 입력전압에 따라 0 ~ 300V까지 제어할 수 있는 High coltage(HV) 파워 서플라이를 선택하여 실험상황에 맞취 유동적으로 APD 센서(10)에 걸리게 되는 역바이어스전압을 제어하도록 하였다. The reverse bias
또한 비교기(50)는 측정센서(10)에서 출력된 출력펄스 중 특정 설정값 이상의 출력펄스만을 선별하도록 구성된다. 도 7b는 본 발명의 실시예에 따라 비교기(50)에 의해 선별된 출력펄스 그래프를 도시한 것이다. 즉 역전압이 인가되어 APD 센서(10)가 가이거로 동작하게 되면, 입사되는 광자가 증폭되어 애벌란치 펄스가 발생되게 되고 이때 비교기(50)는 선택적으로 출력펄스를 선별할 수 있도록 구성된다. 제어부(80)는 도 4에 도시된 바와 같이, 역바이어스전압인가부(40)를 제어하여 인가되는 역전압을 조절하며, 비교기(50)의 설정값을 변경, 조절할 수 있도록 구성된다. In addition, the
또한, 균일기(60)는 비교기(50) 후단에 구비되어 비교기(50)에서 선별된 출력펄스를 평가장치로 판독하기 위해서 규격화하도록 구성되며, 선택기(70)는 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하도록 구성된다. 도 7c는 본 발명의 실시예에 따라 균일기(60)와 선택기(70)를 거친 출력펄스 그래프를 도시한 것이다. In addition, the
그리고 펄스카운터(91)는 출력된 출력펄스에서 특정시간 내의 펄스개수를 측정하며, 디스플레이수단(92)은 이러한 펄스 그래프와 카운트된 펄스개수를 실시간으로 디스플레이하도록 구성된다. And the pulse counter 91 measures the number of pulses within a specific time from the output pulses output, and the display means 92 is configured to display such a pulse graph and counted pulses in real time.
또한 센서 장착부(11)와, 비교기(50), 균일기(60), 선택기(70)는 인터페이스보드(110) 상에 구비되며, 이러한 인터페이스 보드(110)는 하우징(20) 내부에 실장되어 암실로 구성되게 된다.In addition, the
따라서 평가수단(90)은 바이어스전압에 따른 특정기간 내의 다크카운트레이트(dark count rate, DCR) 및 에프터펄스(afterpulse) 특성을 측정하여 측정센서(10)의 성능을 평가하게 된다. Therefore, the evaluation means 90 evaluates the performance of the
즉, 특정기간 내의 설정값 이상이 되는 펄스의 개수를 기반으로 측정센서(10)의 성능을 평가하게 되며 이는 바이어스전압값을 조절하며 수행되게 된다. 암실모드에서의 펄스개수는 원칙적으로 노이즈에 해당하는 것으로 펄스개수가 클 수록 측정센서(10)의 검출효율이 낮은 것으로 평가되게 된다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 바이어스 전압에 따른 DCR 그래프와 표를 도시한 것이다.That is, the performance of the
이하에서는 앞서 언급한 광자계수측정센서의 평가시스템(100)을 이용한 평가방법에 대해 설명하도록 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 하우지으이 인터페이스 보드(110)에 구비된 센서장착부(11)에 평가 대상이 되는 광자계수 측정센서(10)를 장착하게 된다. 그리고 암실 분위기 하에서 역바이어스전압인가부(40)를 구동하여 측정센서(10)에 역바이어스전압을 인가하게 된다(S1). Hereinafter, an evaluation method using the
그리고 측정센서(10)에서 애벌런치 출력펄스가 출력되게 된다(S2). 그리고 비교기(50)는 출력펄스 중 특정 설정값 이상의 출력펄스만을 선별하게 된다(S3). 그리고 제어부(80)는 역바이어스전압인가부(40)를 제어하여 측정센서(10)에 인가되는 바이어스전압을 조절, 변화시킬 수 있으며, 비교기(50)의 설정값을 조절할 수 있다. And the avalanche output pulse is output from the measurement sensor 10 (S2). In addition, the
그리고 비교기(50) 후단에 구비된 균일기(60)는 비교기(50)에서 선별된 출력펄스를 규격화하게 되며(S4), 선택기(70)를 통해 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하게 된다(S5). In addition, the
그리고 평가수단(90)은 출력펄스에서 특정시간 내의 펄스개수를 측정하여 측정센서(10)를 평가하게 된다(S6).Then, the evaluation means 90 evaluates the
앞서 언급한 바와 같이, 센서장착부(11)와, 역바이어스전압인가부(40)와, 비교기(50)와, 균일기(60)와, 선택기(70)는 암실로 구성된 하우징(20) 내장되며, 평가수단(90)은 바이어스전압 및 상기 설정값 중 적어도 어느 하나에 따른 특정기간 내의 다크카운트레이트(dark count rate, DCR) 및 에프터펄스(afterpulse) 특성을 측정하여 측정센서(10)의 성능을 평가하게 된다. As mentioned above, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 평가시스템(100)은 광원장착부(31)에 장착되는 광원(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 평가시스템(100) 사진을 나타낸 것이고, 도 10a는 본 발명의 실시예에 따라 측정된 바이어스전압에 따른 암실모드(Chip_Dark)와 광원조사모드(Chip_Photo)에서의 전류변화 그래프를 도시한 것이다. 그리고 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 에프터펄스(afterpulse) 측정결과 그래프를 도시한 것이다. In addition, the
광원(30)은 하우징(20) 일측에 구비된 광원장착부(31)에 장착되어 측정센서(10)에 특정 파장의 광을 조사하게 된다. The
그리고 평가수단(90)은 광원(30)이 작동되지 않는 암실모드에서의 출력펄스의 제1펄스개수값과, 광원(30)이 작동되는 광원조사모드에서의 출력펄스의 제2펄스개수값을 기반으로 측정센서(10)의 성능을 평가하게 된다. 또한, 제어부(80)는 광원(30)을 제어하여 광조사시간, 광조사주기, 광의 파장을 조절하게 된다. Further, the evaluation means 90 determines the first pulse number value of the output pulse in the dark mode in which the
또한, 평가수단(90)은 제2펄스개수값에 대한 제1펄스개수값의 비율에 기반하여 측정센서(10)의 성능을 평가하게 된다. 즉, 평가수단(90)은 인가되는 역바이어스 전압과, 비교기(50)의 설정값에 따른 제1펄스개수, 제2펄스개수, 제1펄스개수와 제2펄스개수의 비율에 기반하여 측정센서(10)의 성능을 평가하게 된다. In addition, the evaluation means 90 evaluates the performance of the
또한, 디스플레이수단(92)은 출력펄스, 제1펄스개수값, 제2펄스개수값 등을 실시간으로 디스플레이하도록 구성된다. Also, the display means 92 is configured to display the output pulse, the first pulse count value, the second pulse count value, and the like in real time.
도 11은 본 발명의 실시예예 따른 광자계수측정센서(10)의 평가방법의 흐름도를 도시한 것이다. 앞서 언급한 광원(30)을 포함하는 광자계수측정센서의 평가시스템(100)을 이용한 평가방법은 먼저, 암실로 구성된 하우징(20) 일측에 구비된 센서장착부(11)에 평가 대상이 되는 광자계수 측정센서(10)를 장착하고 하우징(20) 일측에 구비된 광원장착부(31)에 광원(30)을 장착하게 된다(S10). 11 is a flowchart of an evaluation method of a
그리고 역바이어스전압인가부(40)가 측정센서(10)에 역바이어스전압을 인가하게 된다(S20). 그리고 측정센서(10)에서 애벌런치 출력펄스가 출력되면(S30), 비교기(50)에서 출력펄스 중 특정 설정값 이상의 출력펄스만을 선별하고(S40), 비교기(50) 후단에 구비된 균일기(60)가 비교기(50)에서 선별된 출력펄스를 규격화한 후(S50), 선택기(70)가 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하게 된다(S60).Then, the reverse bias
그리고 평가수단(90)은 이러한 암실모드에서, 출력펄스에서 특정시간 내의 제1펄스개수를 측정하게 된다(S70). In addition, in the dark mode, the evaluation means 90 measures the number of first pulses within a specific time in the output pulse (S70).
그리고 제어부(80)는 광원(30)을 작동하여 측정센서(10)에 특정 파장의 광을 조사하여 광원조사모드로 전환하게 된다(S80)Then, the
이러한 광원조사모드에서, 평가수단(90)은 출력펄스에서 특정시간 내의 제2펄스개수를 측정하게 된다(S90). 그리고 평가수단(90)은 암실모드에서의 출력펄스의 제1펄스개수값과, 광원조사모드에서의 출력펄스의 제2펄스개수값과, 제2펄스개수값에 대한 제1펄스개수값의 비율을 기반으로 상기 측정센서(10)의 성능을 평가하게 된다(S100)In this light irradiation mode, the evaluation means 90 measures the number of second pulses within a specific time in the output pulse (S90). And the evaluation means 90 is the ratio of the first pulse count value to the first pulse count value of the output pulse in the dark mode, the second pulse count value of the output pulse in the light source irradiation mode, and the second pulse count value. Based on the evaluation of the performance of the measurement sensor 10 (S100)
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the apparatus and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, and the above-described embodiments are selectively combined in all or part of each embodiment so that various modifications can be made. It may be configured.
10:측정센서
11:센서장착부
20:하우징
30:광원
31:광원장착부
40:역바이어스전압인가부
50:비교기
60:균일기
70:선택기
80:제어부
90:평가수단
91:펄스카운터
92:디스플레이수단
100:광자계수측정센서의 평가시스템
110:인터페이스보드10: Measurement sensor
11: Sensor mounting part
20: Housing
30: light source
31: Light source mounting section
40: reverse bias voltage application
50: Comparator
60: Uniformity
70: selector
80: control unit
90: evaluation means
91: Pearl counter
92: Display means
100: photon counting sensor evaluation system
110: Interface board
Claims (18)
평가대상이 되는 광자계수 측정센서가 장착되는 센서장착부;
상기 측정센서에 역바이어스전압을 인가하여 출력펄스를 출력시키는 역바이어스전압인가부;
상기 출력펄스 중 특정 설정값이상의 출력펄스만을 선별하는 비교기; 및
상기 비교기에서 출력된 출력펄스에서 특정시간 내의 펄스개수를 측정하여 상기 측정센서를 평가하는 평가수단;
상기 비교기 후단에 구비되어 상기 비교기에서 선별된 출력펄스를 평가장치로 판독하기 위해서 규격화하는 균일기;
상기 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하는 선택기;
상기 역바이어스전압인가부를 제어하여 상기 측정센서에 인가되는 바이어스전압을 조절하고, 상기 비교기의 설정값을 조절하며, 상기 선택기와 상기 균일기 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부;
상기 센서장착부와, 상기 역바이어스전압인가부와, 상기 비교기와, 상기 균일기와, 상기 선택기는 내장시키며 암실로 구성된 하우징; 및
하우징 일측에 장착되어 측정센서에 특정 파장의 광을 조사하는 광원;을 포함하고,
상기 평가수단은 상기 바이어스전압 및 상기 설정값 중 적어도 어느 하나에 따른 상기 특정시간 내의 다크카운트레이트(dark count rate, DCR)와 에프터펄스(afterpulse) 특성을 측정하고,
평가수단은 상기 광원이 작동되지 않는 암실모드에서의 출력펄스의 제1펄스개수값과, 상기 광원이 작동되는 광원조사모드에서의 출력펄스의 제2펄스개수값을 측정하며, 상기 제2펄스개수값에 대한 상기 제1펄스개수값의 비율에 기반하여 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가시스템.
A device for evaluating the performance of a photon counting sensor, comprising:
A sensor mounting unit equipped with a photon count measuring sensor to be evaluated;
A reverse bias voltage applying unit that outputs an output pulse by applying a reverse bias voltage to the measurement sensor;
A comparator which selects only output pulses of a specific set value or more among the output pulses; And
Evaluation means for evaluating the measurement sensor by measuring the number of pulses within a specific time from the output pulse output from the comparator;
A uniformer provided at a rear end of the comparator and standardized to read the output pulse selected by the comparator with an evaluation device;
A selector that selects only a negative or positive value among the output pulses;
A control unit controlling the reverse bias voltage applying unit to adjust a bias voltage applied to the measurement sensor, adjusting a set value of the comparator, and controlling at least one of the selector and the uniformer;
A housing configured with the sensor mounting unit, the reverse bias voltage applying unit, the comparator, the homogenizer, and the selector; And
It is mounted on one side of the housing; a light source for irradiating light of a specific wavelength to the measurement sensor;
The evaluation means measures a dark count rate (DCR) and an afterpulse characteristic within the specific time according to at least one of the bias voltage and the set value,
The evaluation means measures the first pulse number value of the output pulse in the dark mode in which the light source is not operated, and the second pulse number value of the output pulse in the light source irradiation mode in which the light source is operated, and the second pulse number. Evaluation system of a photon counting sensor, characterized in that the performance of the measurement sensor is evaluated based on the ratio of the number of the first pulses to the value.
제어부는 광원을 제어하여 광조사시간, 광조사주기, 광의 파장을 조절하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가시스템.
According to claim 1,
The control unit controls the light source to evaluate the light irradiation time, light irradiation period, and photon counting sensor evaluation system, characterized in that the wavelength of light.
상기 출력펄스, 상기 제1펄스개수값, 상기 제2펄스개수값을 디스플레이하는 디스플레이수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가시스템.
According to claim 2,
And an output means for displaying the output pulse, the first pulse count value, and the second pulse count value.
상기 측정센서는 SiC 및 Si 계열의 APD(Avalanche photodiode) 센서인 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가시스템.
According to claim 1,
The measurement sensor is a SiC and Si series APD (Avalanche photodiode) sensor, the evaluation system of a photon counting sensor, characterized in that.
암실로 구성된 하우징 일측에 구비된 센서장착부에 평가 대상이 되는 광자계수 측정센서를 장착하고 하우징 일측에 구비된 광원장착부에 광원을 장착하는 단계;
역바이어스전압인가부가 상기 측정센서에 역바이어스전압을 인가하는 단계;
상기 측정센서에서 애벌런치 출력펄스가 출력되는 단계;
비교기가 상기 출력펄스 중 특정 설정값이상의 출력펄스만을 선별하는 단계;
상기 비교기 후단에 구비된 균일기가 상기 비교기에서 선별된 출력펄스를 규격화하는 단계;
선택기가 상기 출력펄스 중 음의 값 또는 양의 값만을 선택하는 단계;
평가수단이 암실모드에서, 출력펄스에서 특정시간 내의 제1펄스개수를 측정하는 단계;
제어부가 광원을 작동하여 상기 측정센서에 특정 파장의 광을 조사하여 광원조사모드로 전환하는 단계;
상기 광원조사모드에서, 출력펄스에서 특정시간 내의 제2펄스개수를 측정하는 단계; 및
상기 평가수단이 암실모드에서의 출력펄스의 제1펄스개수값과, 상기 광원조사모드에서의 출력펄스의 제2펄스개수값을 기반으로 상기 측정센서의 성능을 평가하는 단계;를 포함하고,
제어부가 상기 역바이어스전압인가부를 제어하여 상기 측정센서에 인가되는 바이어스전압을 조절하고, 상기 비교기의 설정값을 조절하며, 상기 선택기와 상기 균일기 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하고,
상기 센서장착부와, 상기 역바이어스전압인가부와, 상기 비교기와, 상기 균일기와, 상기 선택기는 암실로 구성된 하우징 내장되며, 상기 평가수단은 상기 바이어스전압 및 상기 설정값 중 적어도 어느 하나에 따른 상기 특정시간 내의 다크카운트레이트(dark count rate, DCR)와 에프터펄스(afterpulse) 특성을 측정하여 상기 측정센서의 성능을 평가하며,
성능을 평가하는 단계는, 상기 평가수단이 상기 제2펄스개수값에 대한 상기 제1펄스개수값의 비율에 기반하여 상기 측정센서의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 광자계수측정센서의 평가방법.
In the method for evaluating the performance of the photon counting sensor,
Mounting a photon count measurement sensor to be evaluated on a sensor mounting portion provided on one side of the housing composed of a dark room and mounting a light source on the light source mounting portion provided on one side of the housing;
A reverse bias voltage applying unit applying a reverse bias voltage to the measurement sensor;
Outputting an avalanche output pulse from the measurement sensor;
A comparator selecting only the output pulses of a specific set value or more among the output pulses;
A step of standardizing an output pulse selected from the comparator by a homogenizer provided at the rear end of the comparator;
A selector selecting only negative or positive values from the output pulses;
In the dark mode, the evaluation means measures the number of first pulses within a specific time in the output pulse;
A step in which a control unit operates a light source to irradiate the measurement sensor with light of a specific wavelength to switch to a light source irradiation mode;
Measuring the number of second pulses within a specific time in the output pulse in the light irradiation mode; And
And the evaluation means evaluating the performance of the measurement sensor based on the first pulse count value of the output pulse in the dark mode and the second pulse count value of the output pulse in the light source irradiation mode.
The control unit controls the reverse bias voltage applying unit to adjust the bias voltage applied to the measurement sensor, to adjust the set value of the comparator, and to control at least one of the selector and the uniformer. ,
The sensor mounting part, the reverse bias voltage applying part, the comparator, the uniformizer, and the selector are housed in a housing composed of a dark room, and the evaluation means is characterized by the specification according to at least one of the bias voltage and the set value. To evaluate the performance of the measurement sensor by measuring the dark count rate (DCR) and afterpulse characteristics in time,
In the evaluating performance, the evaluation means evaluates the performance of the measurement sensor based on the ratio of the first pulse count value to the second pulse count value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180143683A KR102093041B1 (en) | 2018-11-20 | 2018-11-20 | System and Method for evaluating performance of Photon counting sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180143683A KR102093041B1 (en) | 2018-11-20 | 2018-11-20 | System and Method for evaluating performance of Photon counting sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102093041B1 true KR102093041B1 (en) | 2020-04-21 |
Family
ID=70456574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180143683A KR102093041B1 (en) | 2018-11-20 | 2018-11-20 | System and Method for evaluating performance of Photon counting sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102093041B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112098980A (en) * | 2020-07-19 | 2020-12-18 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | Performance index testing device and method for GM-APD array camera |
| US11726509B1 (en) | 2022-02-23 | 2023-08-15 | Attowave Co., Ltd. | Signal receiver adaptive to noise level |
| KR20230126616A (en) * | 2022-02-23 | 2023-08-30 | 주식회사 아토웨이브 | Signal Receiver adaptive to Noise Level |
| CN112098980B (en) * | 2020-07-19 | 2024-07-02 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | GM-APD array camera performance index testing device and method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100982000B1 (en) | 2008-03-28 | 2010-09-13 | 주식회사 씨알테크놀러지 | Bone Density Measurement Device Using Photon Counting Detection And Method Thereof |
| CN103389451A (en) * | 2013-07-24 | 2013-11-13 | 广东瑞谷光纤通信有限公司 | Testing method and testing device of avalanche photodiode |
| CN106197692A (en) * | 2015-05-25 | 2016-12-07 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | The test device of a kind of single-photon detector and method of testing thereof |
| KR101898794B1 (en) | 2014-10-14 | 2018-09-13 | 가부시키가이샤 죠부 | Photon-counting detector |
-
2018
- 2018-11-20 KR KR1020180143683A patent/KR102093041B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100982000B1 (en) | 2008-03-28 | 2010-09-13 | 주식회사 씨알테크놀러지 | Bone Density Measurement Device Using Photon Counting Detection And Method Thereof |
| CN103389451A (en) * | 2013-07-24 | 2013-11-13 | 广东瑞谷光纤通信有限公司 | Testing method and testing device of avalanche photodiode |
| KR101898794B1 (en) | 2014-10-14 | 2018-09-13 | 가부시키가이샤 죠부 | Photon-counting detector |
| CN106197692A (en) * | 2015-05-25 | 2016-12-07 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | The test device of a kind of single-photon detector and method of testing thereof |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112098980A (en) * | 2020-07-19 | 2020-12-18 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | Performance index testing device and method for GM-APD array camera |
| CN112098980B (en) * | 2020-07-19 | 2024-07-02 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | GM-APD array camera performance index testing device and method |
| US11726509B1 (en) | 2022-02-23 | 2023-08-15 | Attowave Co., Ltd. | Signal receiver adaptive to noise level |
| KR20230126616A (en) * | 2022-02-23 | 2023-08-30 | 주식회사 아토웨이브 | Signal Receiver adaptive to Noise Level |
| KR102596315B1 (en) * | 2022-02-23 | 2023-11-01 | 주식회사 아토웨이브 | Signal Receiver adaptive to Noise Level |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102093041B1 (en) | System and Method for evaluating performance of Photon counting sensor | |
| US10488251B2 (en) | Method for improving the dynamic range of a device for detecting light | |
| KR102477399B1 (en) | multi-energy detector | |
| Kiselev et al. | A flash-lamp based device for fluorescence detection and identification of individual pollen grains | |
| KR20170046706A (en) | Devices, Systems And Methods For Detecting Particles | |
| WO2018191497A3 (en) | Photon counting and spectroscopy | |
| WO2005116691A8 (en) | Gamma ray detectors | |
| WO2018170257A1 (en) | System and method for particle characterization | |
| WO2009083847A3 (en) | Radiation detector for counting or integrating signals | |
| WO2017088622A1 (en) | Apparatus and method for protecting a user from blue light radiation | |
| CN111344550A (en) | Particle counter component calibration | |
| TWI794336B (en) | Light measurement device and light measurement method | |
| CA2841858A1 (en) | Method and apparatus for gold detection | |
| EP3714293B1 (en) | Substrate including scintillator materials, system including substrate, and method of use | |
| Antich et al. | Avalanche photo diode with local negative feedback sensitive to UV, blue and green light | |
| Deng et al. | A Geiger-mode APD photon counting system with adjustable dead-time and interchangeable detector | |
| US8907265B2 (en) | Frequency selective electromagnetic detector | |
| US20110095192A1 (en) | Method to increase dynamic range of segmented non-linear devices | |
| EP3173823B1 (en) | Alpha ray monitoring device and alpha ray monitoring method | |
| Acerbi et al. | High Sensitivity Photodetector for Photon-Counting Applications | |
| Sato et al. | Integrated parallel flow cytometry device with time gated spads | |
| Niu et al. | Evaluation of multi-pixel photon counters in energy determination for PET imaging | |
| Nishimura | Note: Design of a full photon-timing recorder down to 1-ns resolution for fluorescence fluctuation measurements | |
| Steinberger et al. | Performance of stilbene bars coupled to silicon photomultipliers using different reflectors | |
| Chen et al. | Particles small angle forward‐scattered light measurement based on photovoltaic cell microflow cytometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant |