परिचय, फोटोन गणना प्रकाररेखीय हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर
फोटोन गणना प्रविधिले इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको रिडआउट आवाजलाई पार गर्न फोटोन सिग्नललाई पूर्ण रूपमा विस्तार गर्न सक्छ, र कमजोर प्रकाश विकिरण अन्तर्गत डिटेक्टर आउटपुट विद्युतीय सिग्नलको प्राकृतिक असन्तुलित विशेषताहरू प्रयोग गरेर निश्चित अवधिमा डिटेक्टरद्वारा फोटोन आउटपुटको संख्या रेकर्ड गर्न सक्छ, र फोटोन मिटरको मान अनुसार मापन गरिएको लक्ष्यको जानकारी गणना गर्न सक्छ। अत्यन्तै कमजोर प्रकाश पत्ता लगाउनको लागि, विभिन्न देशहरूमा फोटोन पत्ता लगाउने क्षमता भएका धेरै प्रकारका उपकरणहरूको अध्ययन गरिएको छ। एक ठोस अवस्था हिमस्खलन फोटोडायोड (APD फोटोडिटेक्टर) एउटा उपकरण हो जसले प्रकाश संकेतहरू पत्ता लगाउन आन्तरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ। भ्याकुम उपकरणहरूको तुलनामा, ठोस-अवस्था उपकरणहरूमा प्रतिक्रिया गति, अँध्यारो गणना, पावर खपत, भोल्युम र चुम्बकीय क्षेत्र संवेदनशीलता, आदिमा स्पष्ट फाइदाहरू छन्। वैज्ञानिकहरूले ठोस-अवस्था APD फोटोन गणना इमेजिङ प्रविधिमा आधारित अनुसन्धान गरेका छन्।
APD फोटोडिटेक्टर उपकरणGeiger मोड (GM) र linear मोड (LM) दुई काम गर्ने मोडहरू छन्, हालको APD फोटोन गणना इमेजिङ प्रविधिले मुख्यतया Geiger मोड APD उपकरण प्रयोग गर्दछ। Geiger मोड APD उपकरणहरूमा एकल फोटोनको स्तरमा उच्च संवेदनशीलता र उच्च समय शुद्धता प्राप्त गर्न दशौं न्यानोसेकेन्डको उच्च प्रतिक्रिया गति हुन्छ। यद्यपि, Geiger मोड APD मा डिटेक्टर डेड टाइम, कम पत्ता लगाउने दक्षता, ठूलो अप्टिकल क्रसवर्ड र कम स्थानिय रिजोल्युसन जस्ता केही समस्याहरू छन्, त्यसैले उच्च पत्ता लगाउने दर र कम झूटा अलार्म दर बीचको विरोधाभासलाई अनुकूलन गर्न गाह्रो छ। नजिक-शोरविहीन उच्च-लाभ HgCdTe APD उपकरणहरूमा आधारित फोटोन काउन्टरहरू रेखीय मोडमा सञ्चालन हुन्छन्, कुनै मृत समय र क्रसटलक प्रतिबन्धहरू हुँदैनन्, Geiger मोडसँग सम्बन्धित कुनै पोस्ट-पल्स हुँदैनन्, क्वेन्च सर्किटहरू आवश्यक पर्दैन, अल्ट्रा-उच्च गतिशील दायरा, चौडा र ट्युनेबल स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया दायरा हुन्छ, र पत्ता लगाउने दक्षता र झूटा गणना दरको लागि स्वतन्त्र रूपमा अनुकूलित गर्न सकिन्छ। यसले इन्फ्रारेड फोटोन गणना इमेजिङको नयाँ अनुप्रयोग क्षेत्र खोल्छ, फोटोन गणना उपकरणहरूको एक महत्त्वपूर्ण विकास दिशा हो, र खगोलीय अवलोकन, खाली ठाउँ सञ्चार, सक्रिय र निष्क्रिय इमेजिङ, फ्रिन्ज ट्र्याकिङ र यस्तै अन्य क्षेत्रमा व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्।
HgCdTe APD उपकरणहरूमा फोटोन गणनाको सिद्धान्त
HgCdTe सामग्रीहरूमा आधारित APD फोटोडिटेक्टर उपकरणहरूले तरंगदैर्ध्यको विस्तृत दायरा कभर गर्न सक्छन्, र इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको आयनीकरण गुणांकहरू धेरै फरक छन् (चित्र १ (a) हेर्नुहोस्)। तिनीहरूले १.३~११ µm को कट-अफ तरंगदैर्ध्य भित्र एकल वाहक गुणन संयन्त्र प्रदर्शन गर्छन्। त्यहाँ लगभग कुनै अतिरिक्त आवाज छैन (Si APD उपकरणहरूको अतिरिक्त आवाज कारक FSi~2-3 र III-V परिवार उपकरणहरूको FIII-V~4-5 को तुलनामा (चित्र १ (b) हेर्नुहोस्), ताकि उपकरणहरूको सिग्नल-देखि-शोर अनुपात लाभको वृद्धिसँगै लगभग घट्दैन, जुन एक आदर्श इन्फ्रारेड हो।हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर.
चित्र १ (क) पारा क्याडमियम टेलुराइड सामग्रीको प्रभाव आयनीकरण गुणांक अनुपात र Cd को घटक x बीचको सम्बन्ध; (ख) विभिन्न सामग्री प्रणालीहरूसँग APD उपकरणहरूको अतिरिक्त आवाज कारक F को तुलना।
फोटोन गणना प्रविधि एउटा नयाँ प्रविधि हो जसले थर्मल आवाजबाट अप्टिकल सिग्नलहरू डिजिटल रूपमा निकाल्न सक्छ जसले गर्दा फोटोइलेक्ट्रोन पल्सहरू एक द्वारा उत्पन्न हुन्छ।फोटोडिटेक्टरएकल फोटोन प्राप्त गरेपछि। कम प्रकाश सिग्नल समय डोमेनमा बढी फैलिएको हुनाले, डिटेक्टरद्वारा विद्युतीय सिग्नल आउटपुट पनि प्राकृतिक र अलग हुन्छ। कमजोर प्रकाशको यस विशेषता अनुसार, पल्स प्रवर्धन, पल्स भेदभाव र डिजिटल गणना प्रविधिहरू सामान्यतया अत्यन्त कमजोर प्रकाश पत्ता लगाउन प्रयोग गरिन्छ। आधुनिक फोटोन गणना प्रविधिमा धेरै फाइदाहरू छन्, जस्तै उच्च सिग्नल-देखि-शोर अनुपात, उच्च भेदभाव, उच्च मापन शुद्धता, राम्रो एन्टी-ड्रिफ्ट, राम्रो समय स्थिरता, र पछिल्ला विश्लेषण र प्रशोधनको लागि डिजिटल सिग्नलको रूपमा कम्प्युटरमा डेटा आउटपुट गर्न सक्छ, जुन अन्य पत्ता लगाउने विधिहरूद्वारा अतुलनीय छ। हाल, फोटोन गणना प्रणाली औद्योगिक मापन र कम-प्रकाश पत्ता लगाउने क्षेत्रमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ, जस्तै गैर-रेखीय अप्टिक्स, आणविक जीवविज्ञान, अल्ट्रा-उच्च रिजोल्युसन स्पेक्ट्रोस्कोपी, खगोलीय फोटोमेट्री, वायुमण्डलीय प्रदूषण मापन, आदि, जुन कमजोर प्रकाश संकेतहरूको अधिग्रहण र पत्ता लगाउन सम्बन्धित छन्। पारा क्याडमियम टेलुराइड हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरमा लगभग कुनै अतिरिक्त आवाज हुँदैन, लाभ बढ्दै जाँदा, सिग्नल-टु-नाइज अनुपात क्षय हुँदैन, र गीगर हिमस्खलन उपकरणहरूसँग सम्बन्धित कुनै मृत समय र पोस्ट-पल्स प्रतिबन्ध हुँदैन, जुन फोटोन गणनामा प्रयोगको लागि धेरै उपयुक्त छ, र भविष्यमा फोटोन गणना उपकरणहरूको एक महत्त्वपूर्ण विकास दिशा हो।
पोस्ट समय: जनवरी-१४-२०२५