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。

[http://www.rohm.co.jp/web/japan/products/-/product/SLI-343P8G|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？