世上polarimeter
dpol#
探测器参数#
- HOD1：9个水平分段塑料闪烁体，尺寸：1300 mm (宽) × 80 mm (高) × 10 mm (厚)
- HOD2：12个垂直分段塑料闪烁体，尺寸：900 mm (宽) × 100 mm (高) × 50 mm (厚)
光电探测器#
- 主要型号：Hamamatsu H1161 PMT
- 类型：绿光拓展型（green-extended type），H1161GS为变种型号，标准H1161 (R329) 也属此系列
- 参考参数（CLAS EMC）：最小增益 1×10⁷
bigdpol#
探测器参数#
| 探测器类型 | 宽度 (mm) | 高度 (mm) | 厚度 (mm) | 实验室角度 (°) |
|---|---|---|---|---|
| 质子探测器 | 20 | 40/60 | 20 | 21.3, 26.1, 30.9, 35.8, 40.8, 45.0, 50.8, 55.9 |
| 氘核探测器 | 24 | 40 | 10 | 20.1, 22.7, 25.6 |
| 氘核探测器 | 50 | 40 | 10 | 29.3 |
| 准自由p–p探测器 | 50 | 60 | 10 | 44 |
闪烁体 BICRON 408
光电倍增管 (Hamamatsu 7415)
R: 氘核应该是620mm
R: 质子探测器应该是770mm
KuJyaku#
探测器参数#
- 束流能量：100 MeV/n, 135 MeV/n
- Pl_p探测器：塑料闪烁体（BC-408），尺寸 70×70×25 mm³，距离靶1000 mm
- Pl_d探测器：塑料闪烁体（BC-408），尺寸 250×70×10 mm³，距离靶950 mm
| 探测器 | 闪烁体尺寸 (mm³) | PMT型号 | 距靶距离 (mm) |
|---|---|---|---|
| Pl_p | 70×70×25 | Hamamatsu H7195 | 1000 |
| Pl_d | 250×70×10 | Hamamatsu H7195 | 950 |
- 束流计数率：10⁷–10⁹ cps
- 相关参考：原文PDF（tohoku.repo.nii.ac.jp）
光电探测器#
- Hamamatsu H7195 PMT
JINR DSS#
探测器参数#
- 质子探测器：宽20 mm，高40/60 mm，厚20 mm，距靶630 mm，实验室角度覆盖2°（约质心系4°）
- 氘核探测器：宽24 mm或50 mm，高40 mm，厚10 mm
-
准弹性p–p探测器（束流强度监测）：宽50 mm，高60 mm，厚10 mm
光电探测器#
- 主要型号：Hamamatsu H7416MOD PMT
- 多份文献指出塑料闪烁计数器与H7416MOD PMT耦合
- 会议论文PDF（epj-conferences.org）
- H7416MOD数据手册未直接公开，可参考同系列H7415（直径33mm，内置R6427 PMT，双碱光阴极，硼硅酸盐玻璃窗，光谱范围300-650nm，峰值波长420nm，上升时间1.7ns，在-1500V下增益5.0×10⁶）产品页（hamamatsu.com）
- SiPM升级尝试：Springer论文（springer.com）
德国 Forschungszentrum Jülich#
EDDA极化计#
EDDA探测器被用于COSY加速过程中束流极化的在线测量，最初设计用于pp弹性散射的激发函数和自旋相关系数，后也用于氘核极化测量。EDDA为全覆盖型hodoscope，适合加速器内部靶实验中监测极化度变化。
基于LYSO的量能器型极化计 (用于EDM搜索)#
COSY开发的新型量能器型极化计(全沉积)，采用LYSO晶体和SiPM，专为EDM实验设计，要求高效率和长期稳定性。
- 特性: 光输出高 (NaI(Tl)的75%)，衰减时间快 (40 ns)，密度高 (7.1g/cm³)
- 排列: 52个LYSO模块，4个对称块（上、下、左、右）
- 尺寸: 主体30×30×100 mm³，前端小角度15×30 mm² 。 （也有人说是30×30×80 mm³）
- 前置薄塑料闪烁体用于dE/dx粒子鉴别，组合成ΔE-E望远镜结构
-
采用SiPM
- arxiv:2010.13536（arxiv.org）
LYSO读出: 硅光电倍增管 (SiPMs) 1 。Müller等人的JINST论文 1 中引用了文献和关于SiPM的内容 doi101088
. 文献 提及在某些LYSO晶体测试中使用了Hamamatsu R1548-07 PMT（双通道读出，矩形窗口），但主要的极化计描述 1 强调最终设计采用SiPM
Jefferson Lab (JLab)#
JLab多个实验大厅采用塑料闪烁体和PMT，广泛用于极化靶和束流实验。
Møller极化计 Hall A#
- 采用磁饱和铁箔靶，散射电子对由铅/闪烁光纤量能器探测，光纤捆绑后连接到PMT
-
主要用于电子束极化测量
BigHAND#
- Hall A超核研究相关，但无氘核极化计具体细节
- JLab PAC34报告（jlab.org）
SiPM/PMT常见参数范围#
SiPM 关键参数#
- 探测光子产额范围 (Dynamic Range)： 由微单元总数决定，单光子到数千光子，高密度像素可达数十万微单元。
- 增益 (Gain)： 典型范围 10⁵ 到 10⁷，依赖于过电压和温度。
- 光子探测效率 (PDE)： 峰值PDE 40%-60%（可见光），VUV波段约15%，受波长、过电压、温度等影响。
- 暗计数率 (DCR)： 室温下几十kHz/mm²到几MHz/mm²，低温下显著降低。
- 时间分辨率 (Time Resolution)： 单光子几十到几百皮秒，多光子更优。
- 工作电压 (Operating Voltage)： 20V-100V，实际工作时在击穿电压之上加几伏过电压。
- 其他参数：
- 恢复时间：几十到几百纳秒
- 串扰、后脉冲、尺寸和封装、辐射硬度等
总结：SiPM具有高增益（10⁵−10⁷）、宽动态范围、良好PDE，具体型号选择需结合实验需求。常用厂商有滨松、安森美等。
| 参数 | SiPM（硅光电倍增器） | PMT（光电倍增管） | |
|---|---|---|---|
| 光探测效率（PDE） | 20%–50%，部分型号在420 nm波长下可达49% | 约25%–35%，例如Hamamatsu R12860在400 nm波长下为30% | |
| 增益 | 约10⁶，工作电压通常在20–70 V | 约10⁶–10⁷，工作电压通常在1000–2000 V | |
| 时间分辨率 | 100–300 ps，适用于时间飞行（TOF）测量 | 约2–3 ns，例如R12860的单光子过渡时间扩展为2.86 ns | |
| 暗计数率 | 10⁵–10⁶ Hz/mm²（20°C） | 约10³–10⁴ Hz，通常低于SiPM | |
| 抗磁场能力 | 优异，不受磁场影响 | 对磁场敏感，需在屏蔽环境中使用 | |
| 尺寸与集成度 | 小巧，易于集成，适合大规模阵列 | 体积较大，适用于大面积探测 | |
| 参考资料 | |||
| ScienceDirect | Wikipedia | IOPscience arXiv PMC |
| 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。 |
入射光子动态范围： 动态范围决定器件在低光和强光下的线性响应能力。PMT 的动态范围通常由其允许的最大输出电流决定，比如典型10英寸PMT（Hamamatsu R7081-02）在1500V时线性峰值输出电流可达约70 mA
user-web.icecube.wisc.edu
，对应峰值可处理数十亿光电子。相比之下，SiPM 的线性范围由微胞数决定：一个3×3 mm SiPM（数千个微胞）在激光脉冲下能线性响应的光子数约为像素总数的几十分之一，
arxiv.org
报道当入射光子数接近像素总数的70%时即出现非线性
aptechnologies.co.uk
。典型而言，SiPM 数千到上万个微胞对应的线性光子数级别约为103–104，而PMT线性范围相当于可持续高达~1010–1011个光电子（取决于脉冲宽度和增益）
user-web.icecube.wisc.edu
arxiv.org
。由于PMT的输出电流极大，它在强光下更容易出现饱和（空间电荷效应），因此实验中常通过降低高压或并联多级读出等手段扩展线性区域
arxiv.org
；SiPM饱和则因所有微胞均被触发，此时可通过使用更大面积/更多微胞的SiPM或校正其非线性响应曲线来缓解mdpi.
Created: 2025-06-04