The saturation of SiPMs is a potential issue for scintillator calorimeters with SiPM readout. When a large number of particles hit a scintillator, the SiPM output can be saturated due to the limited number of pixels. In order to convert the SiPM output into the number of incident photons correctly, it is necessary to understand the behavior of the SiPM saturation. The saturation curve is usually measured by directly injecting a fast laser pulse (~400 nm) to a SiPM . However, the effect of the time constant of the scintillation light emission, which is not negligible compared to the recovery time of the SiPM pixel, is not included in this method. We propose a new method to measure the SiPM saturation with scintillation light excited by an UV laser. The measured saturation curve can directly be used for the saturation correction of the calorimeter response, since the effect of the cell recovery during the scintillation emission is included. A fast fs UV pulse laser with a wavelength of 190 nm is used. The 190 nm laser causes scintillation excitation, whereas it is invisible to the SiPM . The laser is injected to a plastic scintillator coupled to a SiPM . For comparison, the same test is carried out also by injecting a fast laser pulse with a wavelength of 470 nm. The saturation curve is obtained for a wide range of Npe, and a large over-saturation is observed for the 190 nm injection, which is significantly larger than the 470 nm injection. This difference is the effect of the time constant of the scintillation emission, and can have a big impact on the saturation correction.

中文翻译：

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紫外激光闪烁量热仪SiPM饱和度研究

SiPM 的饱和是带有 SiPM 读数的闪烁量热计的潜在问题。当大量粒子撞击闪烁体时，由于像素数量有限，SiPM 输出可能会饱和。为了正确地将 SiPM 输出转换为入射光子的数量，有必要了解 SiPM 饱和的行为。通常通过将快速激光脉冲 (~400 nm) 直接注入 SiPM 来测量饱和曲线。然而，与SiPM像素的恢复时间相比不可忽略的闪烁光发射的时间常数的影响不包括在该方法中。我们提出了一种用紫外激光激发的闪烁光测量 SiPM 饱和度的新方法。测量的饱和曲线可直接用于热量计响应的饱和校正，因为包括闪烁发射过程中电池恢复的影响。使用波长为 190 nm 的快速 fs 紫外脉冲激光器。190 nm 激光会引起闪烁激发，而 SiPM 则看不到它。激光被注入到与 SiPM 耦合的塑料闪烁体中。为了比较，还通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲来进行相同的测试。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。因为包括闪烁发射期间电池恢复的影响。使用波长为 190 nm 的快速 fs 紫外脉冲激光器。190 nm 激光引起闪烁激发，而它对 SiPM 不可见。激光被注入到与 SiPM 耦合的塑料闪烁体中。为了比较，还通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲来进行相同的测试。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。因为包括闪烁发射期间电池恢复的影响。使用波长为 190 nm 的快速 fs 紫外脉冲激光器。190 nm 激光会引起闪烁激发，而 SiPM 则看不到它。激光被注入到与 SiPM 耦合的塑料闪烁体中。为了比较，还通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲来进行相同的测试。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。使用波长为 190 nm 的快速 fs 紫外脉冲激光器。190 nm 激光会引起闪烁激发，而 SiPM 则看不到它。激光被注入到与 SiPM 耦合的塑料闪烁体中。为了比较，还通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲来进行相同的测试。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。使用波长为 190 nm 的快速 fs 紫外脉冲激光器。190 nm 激光会引起闪烁激发，而 SiPM 则看不到它。激光被注入到与 SiPM 耦合的塑料闪烁体中。为了比较，还通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲来进行相同的测试。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。同样的测试也通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲进行。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。同样的测试也通过注入波长为 470 nm 的快速激光脉冲进行。得到了宽范围 Npe 的饱和曲线，观察到 190 nm 注入有很大的过饱和，明显大于 470 nm 注入。这种差异是闪烁发射时间常数的影响，会对饱和度校正产生很大影响。