Ievads, fotonu skaitīšanas veida lineārā lavīna fotodetektors

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 īpašības vājās gaismas apstarošanas un aprēķiniet 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, kuru pamatā ir gandrīz bez no nervu augstas pakāpes HGCDTE APD ierīces, darbojas lineārā režīmā, tām nav miruša laika un šķērsruna ierobežojumu, tiem nav postpulse, kas saistīta ar Geigera režīmu, neprasa dzēšanas shēmas, tiem ir īpaši augsts dinamiskais diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons, plašs diapazons. un noskaņojama spektrālo reakcijas diapazons, un to var neatkarīgi optimizēt noteikšanas efektivitātes un viltus skaitīšanas ātrumam. 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 (salīdzinājumā ar pārmērīgo trokšņa koeficientu FSI ~ 2-3 SI APD ierīču un FIII-V ~ 4-5 III-V ģimenes ierīču (sk. 1. attēlu (b)), lai signāls- Ierīču trokšņa attiecība gandrīz nesamazinās, palielinoties ieguvumam, kas ir ideāls infrasarkanais starojumslavīna 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 apstrāde, ko nepārspēj citas noteikšanas metodes. 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 vāju gaismas signālu iegūšanai un noteikšanai. The mercury cadmium telluride avalanche photodetector has almost no excess noise, as the gain increases, the signal-to-noise ratio does not decay, and there is no dead time and post-pulse restriction related to Geiger avalanche devices, which is very suitable for Pielietojums fotonu skaitīšanā, un tas ir svarīgs fotonu skaitīšanas ierīču attīstības virziens nākotnē.