RADIOLOGY GLOSSARY
アバランシェフォトダイオード（Avalanche photodiode）
IN ONE LINE
一言でいうと
光で生じた電子・正孔を強い電界で加速し、衝突電離によって信号を内部増倍する半導体の光検出器です。
BEGINNER GUIDE
はじめて学ぶ方へ
光を電気に変えたあと、半導体の中で電子を増やして弱い光を読み取ります。
身近なイメージ
一定光入力の一次光電流2 pA、内部利得100という理想化した例です。 光由来の出力電流は200 pAです。暗電流や増倍雑音を含めた総出力とは区別します。
そもそもアバランシェフォトダイオードとは？
光を電気に変えたあと、半導体の中で電子を増やして弱い光を読み取ります。
衝突電離による内部増倍。／逆バイアスと降伏。／温度・利得と雑音。
定義・しくみ
光で生じた電子・正孔を強い電界で加速し、衝突電離によって信号を内部増倍する半導体の光検出器です。通常の比例動作と、降伏電圧を超えるGeiger動作では信号の扱いが異なります。
FORMULA
式は比例動作の光電流成分です。
増倍利得と光子検出確率は別の量です。
具体例で確認
一定光入力の一次光電流2 pA、内部利得100という理想化した例です。
Iout=M Iphoto=100×2=200 pA
光由来の出力電流は200 pAです。暗電流や増倍雑音を含めた総出力とは区別します。
専門的にもう一歩
逆バイアスした接合の増倍領域で雪崩増倍を起こします。比例動作では入力光量に対応する光電流を増幅しますが、増倍の統計ゆらぎも加わります。温度と印加電圧は利得や暗電流に影響し、利得の増加だけで量子効率やSNRが同じ割合で改善するわけではありません。
臨床・測定での確認点
- 波長に対応する感度を確認します。
- 温度とバイアスを管理します。
- 比例領域とGeiger領域を区別します。
覚えるポイント
- 衝突電離による内部増倍。
- 逆バイアスと降伏。
- 温度・利得と雑音。
間違えやすい点
- 光電子増倍管と同じ真空管ではありません。
- 入射光子が全て検出されるわけではありません。
- 増倍で雑音がなくなるわけではありません。