20 x 20 Pixel Analoger Silicon Photomultiplier des Fraunhofer IMS
© Fraunhofer IMS
Analoger Silicon Photomultiplier mit 20 x 20 Pixel

Silizium Photomultiplier (SiPM)

Das Fraunhofer IMS entwickelt und fertigt sowohl analoge als auch digitale Silizium Photomultiplier (SiPM) für die Detektion von Photonen in diversen Anwendungen (z. B. PET).

Silizium Photomultiplier (SiPM)

Diverse Anwendungen verlangen optische Sensoren mit extrem hoher Empfindlichkeit, um schwaches Licht bis hin zum einzelnen Photon detektieren zu können. Falls die örtliche Auflösung dabei nicht die höchste Priorität hat, erfüllen Silizium Photomultiplier (SiPM) diese Anforderung optimal. SiPM sind extrem empfindliche optische Detektoren für die Messung von kleinsten Lichtmengen und zum Nachweis von einzelnen Photonen. Sie werden in verschiedenen Anwendungen gebraucht und eignen sich hervorragend für die medizinische Diagnostik oder auch in der Hochenergiephysik sind sie zur Detektion von einzelnen Teilchen unverzichtbar.

Ein weit verbreitetes Einsatzgebiet von Silizium Photomultipliern ist in der Nuklearmedizin das Verfahren der Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Hierbei wird dem Körper eine radioaktive Substanz als Markierung (Tracer) für Stoffwechselaktivität injiziert. Beim Zerfall dieses Stoffes entstehen Positronen (positiv geladene Elementarteilchen), die sich mit Elektronen als Gegenstück vernichten und die Energie in Form von Photonen freigeben. Bei diesem Vorgang entstehen jeweils zwei Photonen, deren Impulsrichtung sich um 180° unterscheidet. Diese entgegengesetzt propagierenden Photonen treffen in einer Röhre auf zwei gegenüberliegende Detektoren und geben durch ihre Ankunftszeit Rückschlüsse auf den Ort der Entstehung, bzw. Positronen-Emission. Interessant sind dabei die Unterschiede der Zerfallsraten im Körper, da die gewählte Substanz sich z. B. vermehrt an Tumorzellen anreichert, sodass Bereiche mit hohen gemessenen Intensitäten erkannt werden und als tumorverdächtig markiert werden können.

Analoger Silicon Photomultiplier des Fraunhofer IMS im Gehäuse
© Fraunhofer IMS
Analoger Silicon Photomultiplier des Fraunhofer IMS im Gehäuse

SiPM basieren auf der SPAD-Technologie und nutzen die extreme Empfindlichkeit und Schnelligkeit der SPAD-Dioden aus. Das Fraunhofer IMS besitzt die Erfahrung und Kompetenz, Silizium Photomultiplier mit in CMOS integrierten SPADs (CSPADs) kostengünstig zu entwickeln und zu fertigen. Dabei kann auf die individuellen Anforderungen der Kunden und Anwendungen eingegangen werden und das Design maßgeschneidert realisiert werden. Es wurden sowohl bereits analoge SiPM realisiert, bei denen aus einer ausgegebenen Spannung direkt auf die Photonenrate geschlossen werden kann, als auch digitale SiPM, bei denen einzelne Photonen gezählt werden und zusätzlich ein Zeitstempel binär aus dem Chip ausgelesen werden kann.

CSPAD

CSPAD-Detektoren vereinen hochdynamische dreidimensionale Bildgebung mit verlässlichen Algorithmen für den leistungsfähigen Einsatz auch bei wechselnden Wetterverhältnissen.

CMOS SPADS for LiDAR Applications

SPADs des Fraunhofer IMS zeichnen sich durch eine niedrige Dunkelzählrate und einen hohen Dynamikbereich aus.

TOF Image Sensors

Das Fraunhofer IMS entwickelt spezielle hochauflösende Sensoren für indirekte Time-of-Flight Anwendungen.

Unsere Technologien – Innovationen für Ihre Produkte

Single Photon Avalanche Diode (SPAD)

Mit Single-Photon-Avalanche-Dioden sind direkte Time-of-Flight (ToF) Messungen zur Distanzberechnung möglich.

CMOS Charge Coupled Devices (CCDs)

Das Fraunhofer IMS entwickelt kundenspezifische CMOS-CCD Strukturen und Sensoren mit extrem hohem Dynamikbereich für TDI-Applikationen.

Backside Illuminated Sensors (BSI)

Das Fraunhofer IMS entwickelt und nutzt Verfahren und neuste Bondtechnologien auf Chip- und Waferlevel zur Herstellung von rückseitenbeleuchteten optischen Sensoren.

Hochempfindliche Bildsensoren

Fraunhofer IMS realisiert weitere spezielle photosensitive Bauelemente wie Pinned Photodiode oder hochauflösende Sensoren für indirekte Time-of-Flight.

Unsere Technologiebereiche – Unsere Technologien für Ihre Entwicklung

MEMS Technologien

Niedertemperatur Prozesse zur post-CMOS Integration von MEMS Sensoren oder Aktuatoren.

Biofunktionale Sensoren

Werkzeuge für die medizinische Diagnostik.

Spezialtechnologien

Das Fraunhofer IMS bietet auch Spezialtechnologien z. B. Hochtemperatur-Technologie an.

 

Technology (Home)

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Technology.

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