一种基于SiPM的具有高能量分辨率的紧凑型溴化镧γ谱仪

基于光电倍增管(photomultiplier tube,简称PMT)的LaBr3:Ceγ谱仪具有比NaI(Tl)γ谱仪更高的能量分辨率,但具有体积大、对磁场敏感、需要高电压等缺点.硅光电倍增管(Silicon photomultiplier tube,简称SiPM)具有与PMT相近的增益和效率,同时具有诸如高定时分辨率、抗磁场能力强、低偏压和紧凑尺寸等优良特性.本文将LaBr3:Ce晶体与SiPM阵列耦合,设计研制基于SiPM的紧凑型LaBr3:Ceγ谱仪,通过降噪、优化工作电压等措施改善SiPM的缺点对 γ谱仪性能的影响.工作电压的噪声会导致能量分辨率发生恶化,通过设计无源滤波电路CLCπ型滤波器,利用其对直/交流阻抗的不同特性,滤除高频纹波,工作电压的信噪比从未降噪前的62.6 dB提高到74.64 dB;能量分辨率最优值对应于表示暗噪声、串扰、光电探测效率和SiPM增益之间折衷的最佳工作电压.通过实验给出不同工作电压下的能量分辨率,确定最佳工作电压为54.8 V,该电压下的能量分辨率为3.06％(@662 keV),结果与使用光电倍增管(PMT)测量的2.89％非常接近.