いろいろな光センサーの性能の比較
概要
LEDを点滅させる
ファンクション・ジェネレータから任意波形の電圧を生成してLEDを駆動する。それにより、思うようにLEDを光らせる。今回の実験では微弱な光の検出が目的であるため非常に短時間(10 ns ~ 100 ns)だけLEDを発光させるようにする。
参考スライド: 20130924-光センサの性能比較.pdf LED仕様
LED駆動回路の動作確認
- 入力電圧とLEDを流れる電流の関係を求める。LEDの発光量は電流に比例する
- LEDを駆動させるための電圧を調整して、LEDの点滅の様子を目で確認する。パルス状の電圧を入れて短時間だけ発光させる。人間の目でどこまで弱い光を認識できるか確かめる。
フォトダイオードによる光の検出
LEDの発光を目で確認する代わりにフォトダイオードで光を検出する。LEDを流れる電流とフォトダイオードで生じる電流がどのような関係にあるか調べる。定量的に調べる。フォトダイオードではどのくらいまで弱い光を検出できるか?
PMTによる光の検出
フォトダイオードの代わりにPMTを用いて光を検出する
ADCとデータの収集
フォトダイオード及びPMTで光を検出した際に、LEDの点滅に合わせてデータをCAMAC ADCを用いて収集する。
データ解析
取得したデータから光センサで観測された光の強さの分布を作る。 LEDの光の強さを変えながら、どのくらい弱い光まで検出できるかをフォトダイオード、PMTの場合にそれぞれ求める。センサーで検出された信号の強さはLEDの発光量と比例しているか?
- ADCのデータからセンサーで検出された信号の強さをどのように定義するか?
- 発光量に応じて信号の強さの分布はどのように変わるか?
- 単一の光子を観測できるか?
- 出来た場合、分布をどのように説明できるか?