SiPM半导体探测器在医学上的应用-化工仪器网-手机版

Silicon Photomultipliers（简称SiPM，又称 Multi-Pixel Photon Counter – MPPC）是一种全新的高灵敏度硅光电探测器件，这种探测器主要是由工作在盖革模式下的雪崩光电二管阵列构成。近些年，随着SiPM技术的日臻成熟以及价格的不断下降，SiPM正推动着正电子发射型计算机断层影像（Positron Emission Computed Tomography，简称PET）设备的革命性发展。

SiPM作为一种新型的半导体探测器，相比传统光电倍增管（PMT）和雪崩光电二管（APD）具有诸多有点。

	PMT Photomultiplier Tube	APD Avalanche Photodiode	SiPM Silicon Photomultiplier
量子效率	25% … 40%	60% … 80%	… 80%
单光子探测能力	Y	-----	Y
工作电压	1 - 3 kV	100 - 500 V	20 … 80 V
增益	10⁴ - 10⁹	30 - 300	10⁵ - 10⁷
磁场敏感度	敏感	不敏感	不敏感
体积及机构紧凑程度	体积大，结构不紧凑	体积小，结构紧凑	体积小，结构紧凑
量产价格	中	低	低

SiPM对磁场不敏感的特性使PET可与MRI结合，其快速的时间响应特性能够满足TOF-PET（time of flight, 时间飞行）的技术要求。另外，SiPM紧凑的结构及较高的信噪比，大大提高了PET的空间分辨率，使其突破性的达到了亚毫米级。基于SiPM技术PET的革命性的进步，也使得肿瘤检测更加准确，可检测肿瘤尺寸更加微小。

目前在国内外主要的SiPM生产商中，德国KETEK公司的SiPM产品不论是在性能还是价格方面都具有非常大的优势。相比其他公司的同类产品，KETEK公司的SiPM具有更高的PDE、更低的暗计数率和工作电压以及温度增益系数。

以50um microcell 为例，其主要参数指标为：

峰值相应	PDE	Gain	暗计数率	串扰	zui大稳定偏压	温度增益系数	符合时间分辨率	能量分辨率-饱和修正
420nm	>60%@ 420nm	>10⁶	100KHz/mm²	2%	30%@Vbd=25V	<1%	174ps@LYSO	12.3%@LYSO

目前KETEK公司的标准产品产品覆盖1mm*1mm-6mm*6mm等不同尺寸，SMD（Surface Mount Device）和Pin两种封装，microcell 15um-100um等不同类型。同时不同尺寸的SiPM又具有光学隔离和非隔离型两种，隔离性具有更低的串扰、噪声和更快的时间响应，非隔离型具有zui高的填充比和PDE。