Détecteurs photodiode avalanche à gain élevé
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1122 Instruments de test et de mesure de la lumière Série SPM Détecteurs photodiode avalanche à gain élevé • Détecteur compact, robuste et stable fourni avec alimentation intégrée et refroidisseur TE DÉTECTEURS • Gain élevé (106) • Faibles tensions de polarisation (30 V) • Temps de montée rapide (<5 ns) • Faible dark count rate (<1 MHz) • Grande zone atteignant 9 mm2 Que votre application soit une détection de radiation grande zone, un instrument de paillasse ou un instrument d'analyse de laboratoire de niveau supérieur, la série SPM vous offrira un avantage considérable par rapport aux plates-formes de détection existantes. PUISSANCEMÈTRES Les photodiodes avalanche à gain élevé de la série SPM constituent la première alternative à état solide au fameux tube photomultiplicateur (PMT). Ces appareils allient le gain élevé (106) et la haute efficacité de quantification du PMT aux précieux avantages du silicium, notamment la taille, la tension de fonctionnement basse, la solidité, la fiabilité, l'insensibilité au champ magnétique, la tolérance de l'excès de lumière et de la lumière ambiante et l'aptitude à la miniaturisation. En outre, cette conception novatrice est dotée d'un rapport signal/bruit élevé et d'une réponse impulsionnelle très rapide. Le détecteur consiste en une barrette de photodiodes avalanche (APD) en mode Geiger, dont chacune est couplée individuellement à des composants électroniques d'interruption intégrés. Il s'agit d'un type de détecteur couramment appelé photomultiplicateur silicium (SPM). Les APD en mode Geiger bénéficient d'une amplification interne extrêmement élevée qui autorise une sensibilité au photon près à température ambiante. Un APD en mode Geiger émet une impulsion identique, à charge fixe ou de courant pour chaque photon unique détecté. Grâce à la connexion d'une barrette d'APD en mode Geiger en parallèle, la sortie totalisée devient proportionnelle au nombre d'impulsions en mode Geiger et donc proportionnelle au flux de photons incidents. Le gain élevé uniforme sur la barrette permet de résoudre clairement les pics de photo-électrons uniques grâce à la détection des photons uniques et à l'étalonnage précis du nombre de photons. Les APD de la série SPM sont disponibles avec une zone active de 1 x 1 mm2 ou de 3 x 3 mm2, logée dans un caisson TO8 hermétiquement clos et montée sur un refroidisseur Peltier deux phases. en fonctionnement normal, le détecteur est refroidi à -20 °C. Ceci permet d'améliorer les performances en fonctionnement à température ambiante car le comptage noir est généralement réduit d'un ordre de grandeur. Applications • Mesures de durée de vie de fluorescence • Capteurs biologiques • Puces de balayage • Biopuces/séquençage ADN • Protéomique/biopuces à protéines • Détection d'agents biologiques au point d'utilisation • Microscopie confocale • Médecine nucléaire • Surveillance environnementale • Détection de rayonnement nucléaire • Sécurité Intérieure • Physique des hautes énergies • Cytométrie en flux • Électrophorèse capillaire • Télémétrie Pour optimiser encore les performances de ces détecteurs, deux types de préamplificateurs sont disponibles : Photons/s 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 ANALYSES DE FAISCEAUX 10 5 PMT SPM (-20 °C) Photodiode Si 10 4 Rapport Signal/Bruit La version amplificateur de transimpédance (-T) convertit le courant brut en tension, avec un gain de 470 V/A. Cette version est idéale pour les applications nécessitant la détection de signaux continus (CW) où l'intégration du signal s'effectue dans la durée. L'une des applications est l'imagerie cellulaire ou les puces ADN pour l'intégration d'un signal optique à partir d'un échantillon pour des périodes allant de 1 μs à 1 ms dans la durée. 10 3 10 2 10 1 La version amplificateur d'impulsions (-P) permet d'exploiter le temps de montée rapide du détecteur et constitue le meilleur moyen de fournir avec précisions des informations sur les impulsions à l'utilisateur. Avec un gain interne de 20, cette version est optimisée pour la détection des pics de photons individuels, par exemple dans les applications de télémétrie, les expériences de scintillation ou en physique des hautes énergies. Les détecteurs de la série SPM sont fournis avec une alimentation intégrée et peuvent être montés sur tige grâce à un trou taraudé situé sous le boîtier. Un adaptateur pour monture en C est disponible en option pour fixer les filtres et les lentilles de collecte lumineuse. 10 0 10 -16 10 -15 10 -14 10 -13 10 -12 10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 Puissance optique (W) Le rapport signal/bruit du SPM est meilleur que celui du PMT et de la photodiode pour bien des applications grâce au bruit excédentaire supérieure de la technologie SPM. Téléphone : +33 (0)1.60.91.68.68 • Télécopie : +33 (0)1.60.91.68.69 1123 Instruments de test et de mesure de la lumière Référence SPM1-T SPM1-P SPM3-T SPM3-P Conditions de test Plage spectrale (μm) de 400 à 1100 nm, typiquement 500 nm Zone de la puce (mm2) 1,14 x 1,14 3x3 - Surface active (mm2) 1x1 2,85 x 2,85 - Tension de fonctionnement (typique) (V) 29,9 29,7 +2 V au-dessus de la rupture, λ = 520 nm Sensibilité (A/W) 55 K - Rendement de détection de photon (%) Spécifications - +2 V au-dessus de la rupture, λ = 520 nm 470 20 50 Ω Charge 20 15 10 5 0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Longueur d’onde (nm) Efficacité de détection de photons du SPM par rapport à la longueur d'onde. DÉTECTEURS 35 K 25 1 x 106 Gain de préamplification 470 20 Tension de sortie maxi (V) 50 Ω Charge 2 NEP (pW/Hz) 6,5 x 10-15 5,84 x 10-14 +4 V au-dessus de la rupture, λ = 520 nm 103 > 103 +4 V au-dessus de la rupture, λ = 650 nm Plage dynamique Fréquence de coupure (MHz) 1 10 1 10 -4,0 x 10-3 130 - Impédance de sortie (Ω) 50 - 9–21 λ = 520 nm, de +1 à +4 V Impulsion de photon unique front d'impulsion (ns) - 5 - 5–10 - Impulsion de photon unique front de descente (ns) - 20 - 50 - -6,0 x 10-3 -8,0 x 10-3 -1,0 x 10-2 -1,2 x 10-2 point 3 dB Capacité de sortie (pF) Efficacité de détection de photons (%) 0 -2,0 x 10-3 Amplitude (V) Gain de pixels Instentané Moyenné -1,4 x 10-2 -1,6 x 10-2 -6,7 x 10-5 -6,5 x 10-5 -6,3 x 10-5 -6,1 x 10-5 -5,9 x 10-5 -5,7 x 10-5 -5,5 x 10-5 Temps (s) Réponse de l'amplificateur de transimpédance à un petit signal optique. 0 5 - Durée de refroidissement TEC (s) 10 à partir de la température ambiante Température de fonctionnement (ºC) -20 à +40 - Température de stockage (ºC) -30 à +85 - -5,0 x 10-3 -1,0 x 10-2 Amplitude (V) Tension d'entrée (V) -1,5 x 10-2 -2,0 x 10-2 -2,5 x 10-2 -3,0 x 10-2 -3,5 x 10-2 -4,0 x 10-2 -5,8 x 10-5 -5,6 x 10-5 -5,4 x 10-5 -5,2 x 10-5 -5,0 x 10-5 -4,8 x 10-5 Temps (s) Réponse de l'amplificateur de transimpédance à un grand signal optique. Référence Description SPM1-T Module APD à gain élevé avec capteur 1x1 mm et amplificateur de transimpédance SPM1-P Module APD à gain élevé avec capteur 1x1 mm et amplificateur d'impulsions SPM3-T Module APD à gain élevé avec capteur 3x3 et amplificateur de transimpédance SPM3-P Module APD à gain élevé avec capteur 3x3 mm et amplificateur d'impulsions SPM-CM Adaptateur pour montage en C - en option SPM-F Adaptateur FC pour le couplage de fibres 3 x 10-2 PUISSANCEMÈTRES Références pour commander 2 x 10-2 0 Amplitude (V) 18 1 x 10-2 Vue de face 34 -1 x 10-2 -2 x 10-2 -3 x 10-2 -4 x 10-2 -5 x 10-2 -6 x 10-2 䊐 26 19 -7 x 10-2 -3,00 x 10-6 SMA 23 Detecteur Ø 14 Vis CHc M3 Ajustement -2,80 x 10-6 -2,70 x 10-6 Réponse de l'amplificateur d'impulsions à un petit signal optique. 6 Vis CHc M2 Surface du détecteur : 2,1 depuis la fenêtre 4 -2,90 x 10-6 Temps (s) 42 2,0 Vue arrière 0,1 0,05 0 10 Vue de dessous Vue de dessus 䊐 10 -0,1 -0,15 -0,2 -0,25 -0,3 M4 11,6 42 Toute la ligne de photodiodes avalanche à gain élevé de la série SPM a été développée pour Newport par SensL, “The Low Light Sensing Company”, Cork, Irlande. SensL se consacre au développement de détecteurs et de systèmes d'imagerie à faible niveau de lumière basés sur la technologie des photodiodes en mode Geiger. e - m a i l : f r a n c e @ n e w p o r t - f r. c o m • w e b : w w w. n e w p o r t . c o m -0,35 -0,4 -2,85 x 10-6 -2,75 x 10-6 -2,65 x 10-6 Temps (s) -2,55 x 10-6 Réponse de l'amplificateur d'impulsions à un grand signal optique. ANALYSES DE FAISCEAUX 52,4 Amplitude (V) -0,05
