| 性能/工作特性 | PMT (典型范围/说明) | SiPM (典型范围/说明) | 影响/权衡 |
|---|---|---|---|
| 峰值探测效率 | QE ~30-43% (双碱)，更高可达~46% (UBA) | PDE >60% (NUV优化) | SiPM峰值PDE可能更高，但PMT可提供大单体面积。 |
| 单位有效面积 | 非常大 (可达20英寸直径) | 较小 (通常 1×1 至 6×6 mm²)，可阵列拼接 | PMT适合大范围均匀覆盖；SiPM适合高密度、细分复眼式探测。 |
| 增益 | 10⁵−10⁷ | 10⁵−10⁷ | 两者均可实现单光子探测。 |
| 暗噪声 (DCR或暗电流) | 暗电流 nA 至 pA (冷却后更低) | DCR kHz/mm² 至 MHz/mm² (室温)，冷却后显著降低；有相关噪声（串扰、后脉冲） | PMT单位面积暗噪声通常更低。SiPM的DCR和相关噪声是主要考量。 |
| 时间分辨率 (TTS/SPTR) | TTS 数百ps (常规)，几十ps (MCP-PMT) | SPTR <100 ps | 高性能SiPM和MCP-PMT时间性能优异。 |
| 动态范围 | 宽，受阳极电流线性度限制 | 受像素总数限制 | 定义不同；PMT处理高瞬时电流，SiPM精确计数中等光子数。 |
| 工作电压 | 高电压 (kV) | 低电压 (几十V) | SiPM电源系统更简单、安全、低成本。 |
| 尺寸/紧凑性 | 体积大，真空管结构 | 体积小，固态器件 | SiPM易于集成到紧凑空间。 |
| 磁场免疫性 | 高度敏感，需屏蔽 | 基本不受影响 | SiPM可在强磁场中工作，无需笨重屏蔽。 |
| 辐射耐受性 (总体趋势) | 窗材变暗是主要问题，石英窗较好；总体上可能更耐极高总剂量 | DCR显著增加是主要问题；PDE也受影响；正在积极研发提高耐辐照性 | 具体取决于辐射类型、剂量率和总剂量；SiPM的DCR增加是高辐射区应用的主要瓶颈，但冷却可缓解。 |
| 每通道/单位面积成本 | 通常较高，特别是大面积或特殊型号；高压电源和屏蔽增加系统成本 | 芯片本身成本较低，但大面积覆盖需大量拼接；读出电子学相对简单 | SiPM在许多情况下可降低系统总成本，尤其是在需要大量通道或在磁场中工作时。 |
Last update:
2025-06-05
Created: 2025-06-05
Created: 2025-06-05