Silizium Photomultiplier SiPM Steuerungsboard

[NuclearPhoenix]

Schauen super aus, deine boards. 

Danke danke

Ich würde mich auf jeden Fall über Feedback freuen (falls es dann mal wieder SiPMs zum Herumspielen gibt). Was mich besonders interessiert ist, ob die kurze Pulsdauer am Ausgang irgendwie ein Problem für diverse Geigerzähler und Konsorten am Eingang darstellt. Für einen Raspberry Pi Pico oder ähnlich schnelle Microcontroller ist es jedenfalls kein Problem. Sonst kann man auch eine Kippstufe dahinterschalten und eine fixe Dauer von ein paar 100 µs einstellen...

[NuclearPhoenix]

Ich habe mich mal ein wenig wegen den SiPMs umgesehen und es gibt tatsächlich ein neues, sehr interessantes Produkt von Broadcom: den AFBR-S4N66C013 (immer diese sperrigen Namen )

Der ist von der aktiven Fläche (6 x 6 mm), Betriebsspannung (~30 V) und Wellenlängenempfindlichkeit (NUV) sehr, sehr ähnlich zu dem ja leider nicht mehr so erhältlichen MICROFC-60035. Und das beste ist: davon gibt es noch tausende Stück und billiger ist es auch noch! (€56 vs €73)

Hier mal ein Link auf Mouser:
https://www.mouser.at/ProductDetail/Broadcom-Avago/AFBR-S4N66C013?qs=T3oQrply3y%252B9kiyudO%2F1CA%3D%3D

Und das Datenblatt, wen es interessiert:
https://docs.broadcom.com/doc/AFBR-S4N66C013-NUV-HD-Single-Silicon-Photo-Multiplier-DS

Einzige Nachteile die mir so aufgefallen sind: Leicht schlechteres S/N Verähltnis und die Montage ist wahrscheinlich schwieriger. Ansonsten allerdings voll kompatibel mit dem jetzigen Board (einfach Spannung voll aufdrehen und SiPM mit Anode, Kathode anschließen wie jetzt auch schon).

SiPMs für NIR oder generell den roten Bereich gibt es anscheinend sogar noch mehr, da habe ich aber nicht weiter nachgesehen.

[RD-Gamma]

Der ist von der aktiven Fläche (6 x 6 mm), Betriebsspannung (~30 V) und Wellenlängenempfindlichkeit (NUV) sehr, sehr ähnlich zu dem ja leider nicht mehr so erhältlichen MICROFC-60035. Und das beste ist: davon gibt es noch tausende Stück und billiger ist es auch noch! (€56 vs €73)

Tatsächlich hat mich der akzeptable Preis und die sehr gute Verfügbarkeit des AFBR-S4N66C013 mich veranlasst mal tiefer zu graben. Photomultiplier kenne ich, aber SiPM sind noch neue Materie für mich. Ich wolle aufgrund deiner Empfehlung und den ähnlichen Daten eine Breakout Platine als Sockel für den Broadcom bauen.

Nun zu dem Problem: Der AFBR-S4N66C013 hat im Gegensatz zum MICROFC-60035 nur Anode und Kathode als Anschlüsse. Die Frage ist jetzt ob man Fast-Output und GND für unseren Zweck nicht braucht, oder ob diese wichtig sind.
Ich habe noch nicht verstanden was genau GND am SiPM überhaupt für eine Funktion hat. Deine Platine hat 2x GND für den SiPM als Header Pins.

Wäre schön wenn mir jemand den Zusammenhang erläutern könnte.

Wenn das alles hinhaut würde ich die fertige Gerber hier teilen damit auch andere mit dem Broadcom experimentieren kann.

Nebenbei: Mir ist noch aufgefallen, dass der Broadcom eine Glasoberfläche hat. Darin liegt laut Scionix das Problem, dass K-40 enthalten ist, was zu einem zwar kleinen aber ungewünschten Hintergrund führt.

[NuclearPhoenix]

Schaut gut aus, danke für die Arbeit

Die Frage ist jetzt ob man Fast-Output und GND für unseren Zweck nicht braucht, oder ob diese wichtig sind.

Ich habe noch nicht verstanden was genau GND am SiPM überhaupt für eine Funktion hat. Deine Platine hat 2x GND für den SiPM als Header Pins.

Der Fast Output ist ein optionaler, für das Signal extrem schneller, kapazitiv gekoppelter Ausgang. Der ist wesentlich schwieriger auszulesen, da der keine 50 ns anhält. Wird aktuell nicht verwendet und braucht man auch eigentlich nicht, außer man möchte wirklich absurd hohe Zählraten erreichen da hat man dann aber wieder andere Probleme. Ist wohl eher so ein Ding für die high-speed Laserforschung (LiDAR zB).

Der GND ist für die Kondensatoren auf der Platine die laut dem Datenblatt für das Decoupling und das Filtern der SiPM Spannung empfohlen sind (für den MicroFC, aber das wird für den hier nicht viel anders sein denke ich).

[RD-Gamma]

Übrigens, ich habe mal bei Mouser nachgefragt wie das mit den Lieferzeiten aussieht. Anscheinend ist die Lieferung von 360 Stück wirklich noch am Weg (?). Das erwartete Datum war der 13. Mai... da sollte also vielleicht doch noch was kommen.

Bis gestern stand beim Zulauf noch 360 Stück anstehend. heute ist daraus das hier geworden:

995 verfügbar ab 04-Aug-23
360 verfügbar ab 18-Dez-23

Das wars wohl erstmal mit der Hoffnung, einen SiPM zu bekommen, der bewiesen funktioniert. Ich werde dann mal einen Broadcom bestellen bevor die auch ausverkauft sind und mich an ein Trägerboard machen.

Könntest du mir eine Schaltung zeichnen wie das Decoupling auf der kleinen Platine von SiPM aussehen kann/ sollte?

Beim DoZER sind auf der kleinen Platine gar keine weiteren Bauteile außer der SiPM.

[NuclearPhoenix]

Könntest du mir eine Schaltung zeichnen wie das Decoupling auf der kleinen Platine von SiPM aussehen kann/ sollte?

Ich habe mich da ganz am Datenblatt orientiert (siehe "Bias Filter" und "Bias Decoupling"). Du kannst alles dazu hier auf GitHub nachlesen:

https://github.com/Open-Gamma-Project/SiPM-Carrier-Board/blob/main/hardware/schematic.pdf

Du könntest ja auf die Rückseite das ganze mit einbauen und dann ein drittes Lötpad für den gefilterten Anschluss machen. Dann kann man sich aussuchen ob man die Widerstände und Kondensatoren auch noch drauflöten will, oder gleich direkt an den SiPM anschließt.

Übrigens, wenn du möchtest können wir das dann ebenfalls auf GitHub zu dem anderen Carrier Board stellen. Ich würde mich freuen und andere die die Projekte verfolgen mit Sicherheit auch

Beim DoZER sind auf der kleinen Platine gar keine weiteren Bauteile außer der SiPM.

Keine Ahnung was der DoZER benutzt und wie gut das funktioniert. Prinzipiell kann man das auch weglassen, aber vor allem wenn du längere Kabel daran angeschlossen hast wird es sehr wahrscheinlich nicht mehr richtig funktionieren. Da bricht dann evtl die SiPM Spannung direkt am Sensor ein, wegen der Induktivität des Kabels. Und außerdem hast du dann mehr Widerstand in Serie mit dem SiPM bis zum DC/DC Converter, was wiederum die Pulse zeitlich verlängert und den SiPM insgesamt träger macht.

Speziell bei diesem Board hier habe ich aber versucht, dass man das "Carrier Board" nicht unbedingt braucht und deswegen das ganze Decoupling und Filtering auf die Hauptplatine verschoben. Das ist aus eben genannten Gründen nicht ganz optimal, aber besser als nichts und sollte reichen.

[NuclearPhoenix]

Anscheinend gibt es ab Sept diesen Jahres noch Nachschub? Man darf sich vorsichtig freuen...
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

[NoLi]

Lieferzeit ab Hersteller 109 Wochen?!?  

Norbert

[NuclearPhoenix]

Der ist von der aktiven Fläche (6 x 6 mm), Betriebsspannung (~30 V) und Wellenlängenempfindlichkeit (NUV) sehr, sehr ähnlich zu dem ja leider nicht mehr so erhältlichen MICROFC-60035. Und das beste ist: davon gibt es noch tausende Stück und billiger ist es auch noch! (€56 vs €73)

Tatsächlich hat mich der akzeptable Preis und die sehr gute Verfügbarkeit des AFBR-S4N66C013 mich veranlasst mal tiefer zu graben. Photomultiplier kenne ich, aber SiPM sind noch neue Materie für mich. Ich wolle aufgrund deiner Empfehlung und den ähnlichen Daten eine Breakout Platine als Sockel für den Broadcom bauen.

Nun zu dem Problem: Der AFBR-S4N66C013 hat im Gegensatz zum MICROFC-60035 nur Anode und Kathode als Anschlüsse. Die Frage ist jetzt ob man Fast-Output und GND für unseren Zweck nicht braucht, oder ob diese wichtig sind.
Ich habe noch nicht verstanden was genau GND am SiPM überhaupt für eine Funktion hat. Deine Platine hat 2x GND für den SiPM als Header Pins.

Wäre schön wenn mir jemand den Zusammenhang erläutern könnte.

Wenn das alles hinhaut würde ich die fertige Gerber hier teilen damit auch andere mit dem Broadcom experimentieren kann.

Nebenbei: Mir ist noch aufgefallen, dass der Broadcom eine Glasoberfläche hat. Darin liegt laut Scionix das Problem, dass K-40 enthalten ist, was zu einem zwar kleinen aber ungewünschten Hintergrund führt.

Habe die Trägerplatine für den AFBR-S4N66C013 SiPM eeeendlich gerade fertig gemacht. Kann man sich wie immer auf GitHub ziehen.

Lieferzeit ab Hersteller 109 Wochen?!?  

Norbert

Jetzt sinds nur mehr 91 Wochen   

[NuclearPhoenix]

Immerhin der 3 mm SiPM MICROFC-30035 ist wieder auf Mouser verfügbar. Hat zwar nur 9 mm^2 statt den "großen" 36 mm^2 aktive Fläche, aber besser als nix auf jeden Fall! Bringt ja der tollste Sensor der Welt nichts, wenn man ihn nicht bekommt. Sonst recht äquivalent zum großen MICROFC-60035 SiPM.

https://mou.sr/3MS5fz2

[NuclearPhoenix]

Ich werde in Zukunft wohl die meisten kleineren Updates und Neuigkeiten auf Hackaday hochladen. Ich freue mich natürlich sowieso, wenn hier auch diskutiert wird

Die Daten (Elektronik, Spezifikationen, etc.) lade ich alle noch auf GitHub hoch. Dann könnt ihr euch sowas auch komplett selber bauen oder verändern.

https://hackaday.io/project/188090-mini-sipm-driver-board
https://github.com/Open-Gamma-Project/Mini-SiD

[NuclearPhoenix]

Habe heute mal ganz schnell einen Szintillationszähler mit dem Board aufgebaut. Microcontroller ist wieder einmal der Pi Pico und als OLED habe ich irgendeines dieser generischen 128 x 32 px, 5€ Displays verwendet. Funktioniert soweit ohne Probleme und war echt einfach zusammenzubauen (kein Product Placement von Amazon wegen dem Akku )

Im Übrigen: Wenn jemand die Möglichkeit hat mit einer guten Heißluft-Lötstation o.Ä. die Broadcom AFBR SiPMs zu verlöten, bitte bei mir melden!

[NuclearPhoenix]

Endlich wieder ein paar hunder Stück vom MICROFC-60035-SMT-TR1 auf Lager!  

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

https://eu.mouser.com/ProductDetail/onsemi/MICROFC-60035-SMT-TR1?qs=byeeYqUIh0MxSRIaBcfS6g%3D%3D

[RD-Gamma]

Endlich wieder ein paar hunder Stück vom MICROFC-60035-SMT-TR1 auf Lager!

Und sie sind alle wieder weg.

Habe den mini SiD, die Trägerboards für den Broadcom und Microfc fertigen lassen. Mache jetzt anschließend Tests mit beiden SiPMs, welche auch schon bereit liegen.

Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Da ich 5 Stk bestellt habe und nicht alle brauche, wäre ich bereit übrige zum Selbstkostenpreis abzugeben. Der liegt bei 18,47€/Stk.

[NuclearPhoenix]

Und sie sind alle wieder weg.

Ja leider Irgendjemand hat sich die restlichen ~360 Stück auf einmal gegönnt.

Habe den mini SiD, die Trägerboards für den Broadcom und Microfc fertigen lassen. Mache jetzt anschließend Tests mit beiden SiPMs, welche auch schon bereit liegen.

Sehen echt schön aus in schwarz. Bin gespannt was du dazu sagst