在医疗成像、粒子物理和激光雷达等领域，高灵敏度光电探测器是核心技术。其中，**MPPC（多像素光子计数器）与SiPM（硅光电倍增管）**作为革命性器件，因卓越性能备受瞩目。日本滨松光子学（Hamamatsu Photonics）作为全球光电巨头，其MPPC产品以创新技术占据市场高地。
一、什么是MPPC（SiPM）？
MPPC（Multi-Pixel Photon Counter）与SiPM（Silicon Photomultiplier）本质是同一类器件，区别仅在于命名。它们由数千个微小雪崩光电二极管（APD）像素阵列构成，每个像素在“盖革模式”下工作，可实现单光子级别探测。
核心优势：
- 超高灵敏度：探测微弱光信号，甚至单个光子。
- 快速响应：纳秒级响应时间，适用于动态场景。
- 强抗干扰性：在磁场、辐射环境中稳定工作。
- 紧凑设计：体积小，易于集成到各类设备。
SPAD和MPPC的结构如下图所示，
SPAD由一个像素构成，其中盖革模式APD和猝灭电阻组合为一套；MPPC由多个像素构成，其中上述SPAD以复数排列，并联电连接。
怎么检测MPPC 的光子数量？
当光在特定时间进入 MPPC 时，其输出脉冲高度会根据检测到的光子数量而变化。图中显示了当 MPPC 被光子计数级的脉冲光照射，然后用线性放大器放大并在示波器上观察时获得的输出脉冲。从图中可以看出，脉冲根据检测到的光子数量（例如一个、两个、三个光子等）彼此分离。测量每个脉冲的高度可以估算检测到的光子数量。
通过使用电荷放大器或类似设备测量 MPPC 输出电荷，可以估计特定时间段内检测到的光子数量分布。图中显示了通过区分累积电荷量获得的分布。左侧的每个峰值对应于基座、一个光子、两个光子、三个光子等。由于 MPPC 增益足够高，可以产生大量输出电荷，因此分布可以根据检测到的光子数量显示离散峰值。
怎么使用MPPC？
MPPC 特性会因工作电压和环境温度而发生很大变化。一般来说，提高工作电压会增加 MPPC 内部的电场，从而提高增益、光子检测效率和时间分辨率。另一方面，这也会增加不需要的成分，例如暗计数、后脉冲和串扰，从而降低 S/N。必须仔细设置工作电压才能获得所需的特性。MPPC
可以根据应用通过各种方法使用。这里我们介绍一种观察光脉冲的典型方法。使用宽带放大器和示波器可以轻松进行此测量。图中显示了宽带放大器连接的一个示例。电源部分上的 1 kΩ 电阻器和 0.1 μF 电容器用作低通滤波器，可消除电源的高频噪声。1 kΩ 电阻器也是防止过大电流的保护电阻器。
MPPC 本身是低光探测器，但是，当大量光进入 MPPC 时，例如当它与闪烁体耦合以检测辐射时，大电流会流入 MPPC。这可能会导致保护电阻两端的电压大幅下降，因此必须根据应用仔细选择保护电阻值。放大器应尽可能靠近 MPPC 连接。
二、滨松光子学：MPPC技术的领跑者
滨松光子学凭借数十年光电技术积累，其MPPC产品以高可靠性和定制化能力成为行业标杆。以下是其热销系列的核心亮点：
1. S13360系列
- 特点：高光子探测效率（PDE＞40%），低暗计数，适合低光环境。
- 应用：生物发光检测、辐射监测。
2. S14160系列
- 创新点：大面积传感器（6×6 mm²），动态范围提升30%，适用于高能物理实验。
- 案例：欧洲核子研究中心（CERN）粒子探测器。
3. C系列（C13365等）
- 突破：集成温度补偿电路，解决传统MPPC温漂问题。
- 场景：车载激光雷达（LiDAR）、无人机导航。
三、为何滨松MPPC成为市场宠儿？
技术差异化：
- 微结构优化：采用独家“沟槽隔离”技术，减少串扰，提升信噪比。
- 定制服务：提供从像素密度到封装形式的个性化方案，满足科研与工业需求。
市场认可：
- 医疗领域：全球超70%的PET-CT设备采用滨松MPPC，因其精准肿瘤成像能力。
- 科研合作：参与日本超级神冈探测器升级项目，助力中微子研究。
四、未来展望
随着量子通信和自动驾驶兴起，滨松光子学持续迭代MPPC技术。最新发布的S15660系列将光子探测效率推至50%，并支持3D堆叠封装，为下一代LiDAR和量子计算铺路。
MPPC（SiPM）重新定义了光电探测的边界，而滨松光子学通过技术深耕与市场洞察，成为这一领域的“隐形冠军”。无论是科研前沿还是工业应用，滨松的MPPC产品始终是高效与可靠的代名词。如需了解更多或获取样品，可访问滨松官网或联系其全球技术支持团队。
探索光之极限，滨松与您同行。
