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Broadcomセンサによる最先端の光子検出 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 2109 2026. 3. 24 |
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Broadcomセンサによる最先端の光子検出 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、非常に弱い光を検出するために単一光子の超高感度精密測定が可能なBroadcom社のシリコン光電子増倍管(SiPM)について解説した記事をご紹介します。 ■Broadcomセンサによる最先端の光子検出 光を検出できると、距離や動きの計測、放射線計測、医療機器など、さまざまな応用が可能になります。しかし、光が極めて弱い場合には一般的なフォトダイオード(PD)では検出できないため、単一光子レベルの検出が可能な光電子増倍管(PMT：Photomultiplier Tube)が使用されます。 PMTは、非常に弱い光を検出して電気信号として大きく増幅できる真空管型のセンサです。構造は、光電面で光を電子に変換し、その電子を10～14段のダイノード列に衝突させて段階的に増倍し、最終的にアノードから電流として取り出す仕組みになっています。高感度で優れた性能を持つ一方、真空管であるため小型化が難しく、衝撃に弱いという欠点があります。さらに、高電圧が必要でコストが高いという問題もあります。 アバランシェフォトダイオード(APD：Avalanche Photodiode)は、入射光によって生じる電流をアバランシェ効果によって増幅する高感度フォトダイオードです。アバランシェ効果とは、高い電圧を加えて生じる強い電界によって半導体中のキャリアが加速され、格子原子との衝突で新たなキャリアを生成し、連鎖的に増倍する現象です。APDはPMTより実用的ですが、単一光子の確実な検出はできません。 そこで開発されたのが、シリコン光電子増倍管(SiPM：Silicon Photomultiplier)です。SiPMは単一光子を検出できる超高感度の固体光検出器で、PMTの高感度とAPDの実用性を兼ね備えています。SiPMは数百～数万個のマイクロセル(小さなAPD)をアレイ状に配置した構造を持ち、各セルがガイガーモードで動作します。 PDやAPDがブレークダウン電圧以下の線形領域で動作するのに対し、SiPMはブレークダウン電圧を超えた領域で動作します。これをガイガーモードと呼びます。ガイガーモードでは、単一光子の入射によって約100万倍の巨大なアバランシェパルスが発生し、セルは光子を捕捉した瞬間にオン状態になるデジタルスイッチのように機能します。 【アプリケーションラボ】の解説記事では、高感度に光を検出できるアバランシェフォトダイオード(APD)や光電子増倍管(PMT)について解説した後、Broadcom社が開発したシリコン光電子増倍管(SiPM)のAFBR-S4シリーズを紹介しています。 AFBR-S4シリーズは近紫外～可視光領域に最適化されたSiPMで、PMT並みの単一光子感度を、小型/低電圧/堅牢な固体デバイスとして実現した光検出器です。用途に応じて大中小の3モデルが用意されており、LiDAR、医療画像、産業センサ、ロボティクスなどに利用できます。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。 ▽NUV-MTシリコン光電子増倍管アレイ【AFBR-S4N22P014M】 ・AFBR-S4シリーズの小型SiPM(S4N22)
▽NUV-MTシリコン光電子増倍管アレイ【AFBR-S4N44P014M】 ・AFBR-S4シリーズの中型SiPM(S4N44)
▽NUV-MTシリコン光電子増倍管アレイ【AFBR-S4N66P014M】 ・AFBR-S4シリーズの大型SiPM(S4N66)
▽NUV-MT SiPM評価キット【AFBR-S4E001】 ・AFBR-S4シリーズのSiPMを評価するための評価ボードで、中型のAFBR-S4N44を搭載したSiPMセンサ基板と2つの50Ω出力コネクタを搭載したプリアンプ基板で構成されています。サポートソフトウェアとリファレンス設計が含まれています。
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取り扱い商品大募集！ |
| ■取扱い商品のリクエストを大募集しています マルツオンラインを探してもご要望商品がみつからない、 そんなときはご要望商品の情報をお寄せください。 リクエストはこちらから |
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【新製品情報】 新しく入荷した商品をご紹介します |
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【今週のラインナップ】 試作・電子工作にちょうどいい Asian Brand |
| 試作や電子工作に使いやすい Asian Brand から、今週のおすすめラインナップをご紹介します。 まずは試してみたい用途にちょうどいいアイテムをピックアップしました。 ぜひチェックしてみてください！
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【マルツの技術情報】 マルツエレックは回路設計のご要望にお応えします |
| ▼ 生体信号増幅回路 【LP86：センシング回路編】 人体の2点の生体信号をアナログ信号で差動入力し、バンドパス・ フィルターを経由して、MCUに取り込み、MCU内で計算処理する回路です。 電源は、絶縁された3[V]及び5[V]ラインを使用しました。 資料のダウンロードはこちらから。 その他の技術情報一覧はこちらをご覧ください。回路設計に関するご相談・お見積りは無料です。こちらからお気軽にお問合せください。 |
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【学生アイディア・コンテスト】 受賞者様からいただいたコメント動画をご紹介！ |
| マルツエレックが毎年開催している「学生アイディア・コンテスト」では、電子機器や電子デバイスを活用した、学生ならではのユニークなアイディアを数多くご応募いただき、誠にありがとうございます。また、受賞された皆様からはアイディアに関するコメント動画をお送りいただき、誠にありがとうございます。 そこで、これまでの受賞者様からお寄せいただいたユニークなアイディアに関するコメント動画をご紹介させていただきたいと思います。 今回ご紹介するのは、第２回学生アイディア・コンテストで敢闘賞を受賞された「消耗品の在庫管理システム」のコメント動画です。ぜひご覧いただければ幸いです。 また、コンテストの開催概要についてはこちらをご覧ください。 |
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