Ievads, fotonu skaitīšanas tipslineārs lavīnu fotodetektors
Fotonu skaitīšanas tehnoloģija var pilnībā pastiprināt fotona signālu, lai pārvarētu elektronisko ierīču nolasīšanas troksni, un noteiktā laika posmā reģistrēt detektora izvadīto fotonu skaitu, izmantojot detektora izejas elektriskā signāla dabiskos diskrētās parametrus vājā gaismas apstarošanā, un aprēķinot izmērītā mērķa informāciju atbilstoši fotona mērītāja vērtībai. Lai realizētu ārkārtīgi vāju gaismas noteikšanu, dažādās valstīs ir pētīti daudzi dažādi instrumenti ar fotonu noteikšanas iespējām. Cieta stāvokļa lavīnu fotodiode (APD fotodetektors) ir ierīce, kas izmanto iekšējo fotoelektrisko efektu līdzjūtības gaismas signālus. Salīdzinot ar vakuuma ierīcēm, cietvielu ierīcēm ir acīmredzamas priekšrocības reakcijas ātrumā, tumšajā skaitā, enerģijas patēriņā, tilpuma un magnētiskā lauka jutīgumā utt. Zinātnieki ir veikuši pētījumus, kuru pamatā ir cietvielu APD fotonu skaitīšanas attēlveidošanas tehnoloģija.
APD fotodetektora ierīceIr geiger režīms (GM) un lineārais režīms (LM) divos darba režīmos, pašreizējā APD fotonu skaitīšanas attēlveidošanas tehnoloģija galvenokārt izmanto Geiger Mode APD ierīci. Geigera režīma APD ierīcēm ir augsta jutība viena fotona līmenī un augsta reakcijas ātrums desmitiem nanosekundēm, lai iegūtu augstas laika precizitāti. Tomēr Geiger Mode APD ir dažas problēmas, piemēram, detektora strupceļa laiks, zema noteikšanas efektivitāte, liels optiskais krustvārdu un zema telpiskā izšķirtspēja, tāpēc ir grūti optimizēt pretrunu starp augstu noteikšanas ātrumu un zemu viltus trauksmes ātrumu. Fotonu skaitītāji, kas balstīti uz gandrīz bezjēdzīgu augstas pakāpes HGCDTE APD ierīcēm, darbojas lineārā režīmā, tiem nav miruša laika un šķērsruna ierobežojumu, tiem nav pēcspulsa, kas saistīti ar Geigera režīmu, tiem nav nepieciešams dzirnavas ķēdes, ir īpaši augsta dinamiska diapazona, plaša un pielāgojama spektra reakcijas diapazons, un tos var neatkarīgi optimizēt, lai noteiktu efektivitāti un viltus skaitu. Tas paver jaunu infrasarkano staru fotonu skaitīšanas attēlveidošanas lietojumprogrammu lauku, ir svarīgs fotonu skaitīšanas ierīču attīstības virziens, un tam ir plašas lietošanas iespējas astronomiskajā novērošanā, brīvās kosmosa komunikācijā, aktīvā un pasīvā attēlveidošana, izsekošana bārkstis un tā tālāk.
Fotonu skaitīšanas princips HGCDTE APD ierīcēs
APD fotodetektora ierīces, kuru pamatā ir HGCDTE materiāli, var aptvert plašu viļņu garumu diapazonu, un elektronu un caurumu jonizācijas koeficienti ir ļoti atšķirīgi (sk. 1. attēlu (a)). Viņiem ir viens nesēja reizināšanas mehānisms nogrieztā viļņa garumā 1,3 ~ 11 µm. Gandrīz nav liekā trokšņa (salīdzinot ar pārmērīgo trokšņa koeficientu FSI ~ 2-3 SI APD ierīču un FIII-V ~ 4-5 III-V ģimenes ierīču (sk. 1. attēlu (b)), tā ka ierīču signāla un trokšņa attiecība gandrīz nesamazinās, palielinoties ieguvumam, kas ir ideāls inficēts attiecība, kas ir ideāls inficēts attiecība, kas ir ideāls inficēts attiecība, kas ir ideāls, kas ir ideāls inficēts attiecība, kas ir ideāls, kas ir ideāls, kas ir ideāls, kas ir ideāls, kas ir ideāls, kas ir ideāls inficētslavīna fotodetektors.
Fig. 1 (a) Saikne starp dzīvsudraba kadmija telurīda materiāla un komponenta X komponenta X komponenta jonizācijas koeficienta koeficientu; b) APD ierīču pārmērīgā trokšņa faktora F salīdzinājums ar dažādām materiālu sistēmām
Fotonu skaitīšanas tehnoloģija ir jauna tehnoloģija, kas var digitāli iegūt termiskā trokšņa optiskos signālus, atrisinot fotoelektrona impulsus, ko rada afotodetektorspēc viena fotona saņemšanas. Tā kā zemas gaismas signāls ir vairāk izkliedēts laika domēnā, arī detektora elektriskā signāla izvade ir dabiska un diskrēta. Saskaņā ar šo vājās gaismas īpašību, impulsa pastiprināšana, impulsa diskriminācija un digitālās skaitīšanas metodes parasti izmanto, lai noteiktu īpaši vāju gaismu. Mūsdienu fotonu skaitīšanas tehnoloģijai ir daudz priekšrocību, piemēram, augsta signāla un trokšņa attiecība, augsta diskriminācija, augsta mērījumu precizitāte, laba anti-drifts, laba laika stabilitāte un var izvadīt datus datorā digitālā signāla veidā turpmākai analīzei un apstrādei, kas nepārspēj citām detektēšanas metodēm. Pašlaik fotonu skaitīšanas sistēma ir plaši izmantota rūpniecības mērīšanas un zemas gaismas noteikšanas jomā, piemēram, nelineārā optika, molekulārā bioloģija, īpaši augstas izšķirtspējas spektroskopija, astronomiskā fotometrija, atmosfēras piesārņojuma mērīšana utt., Kas ir saistīti ar vāju gaismas signālu iegūšanu un noteikšanu. Mercury Cadmium Telluride Avalanche fotodetektoram gandrīz nav pārmērīga trokšņa, jo pieaugums palielinās, signāla un trokšņa attiecība nesadalās, un nav miruša laika un postpulsa ierobežojuma, kas saistīts ar Geigera lavīnu ierīcēm, kas ir ļoti piemērota piemērošanai fotonu skaitītājā, un tas ir svarīgs fotonu skaitīšanas ierīču attīstības virziens nākotnē.
Pasta laiks: janvāris-14-2025