परिचय, फोटोन गणना प्रकार रैखिक हिमस्खलन फोटोडेटेक्टर

परिचय, फोटोन गणना प्रकाररैखिक हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

फोटोन काउन्टी टेक्नोलोजीले इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको रिडआउट आवाजलाई पार गर्न फोटोन सिग्नललाई पूर्ण रूपमा विस्तार गर्न सक्छ, र कमजोर प्रकाश विकिरण अन्तर्गत डिटेक्टर आउटपुट इलेक्ट्रिकल सिग्नलको प्राकृतिक अलग विशेषताहरू प्रयोग गरेर निश्चित समयावधिमा डिटेक्टरद्वारा फोटान आउटपुटको संख्या रेकर्ड गर्न सक्छ। , र फोटन मिटरको मान अनुसार मापन गरिएको लक्ष्यको जानकारी गणना गर्नुहोस्। अत्यन्त कमजोर प्रकाश पत्ता लगाउनको लागि, विभिन्न देशहरूमा फोटोन पत्ता लगाउने क्षमता भएका विभिन्न प्रकारका उपकरणहरूको अध्ययन गरिएको छ। एक ठोस राज्य हिमस्खलन फोटोडायोड (APD फोटो डिटेक्टर) एक उपकरण हो जसले प्रकाश संकेतहरू पत्ता लगाउन आन्तरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ। भ्याकुम यन्त्रहरूको तुलनामा, ठोस-स्टेट उपकरणहरूमा प्रतिक्रिया गति, कालो गणना, पावर खपत, भोल्युम र चुम्बकीय क्षेत्र संवेदनशीलता, आदिमा स्पष्ट फाइदाहरू छन्। वैज्ञानिकहरूले ठोस-स्टेट एपीडी फोटोन गणना इमेजिङ प्रविधिमा आधारित अनुसन्धान गरेका छन्।

APD photodetector उपकरणGeiger मोड (GM) र रेखीय मोड (LM) दुई कार्य मोडहरू छन्, वर्तमान APD फोटोन गणना इमेजिङ प्रविधि मुख्यतया Geiger मोड APD उपकरण प्रयोग गर्दछ। Geiger मोड APD उपकरणहरूमा एकल फोटोनको स्तरमा उच्च संवेदनशीलता र उच्च समय शुद्धता प्राप्त गर्न दसौं नानोसेकेन्डको उच्च प्रतिक्रिया गति हुन्छ। यद्यपि, Geiger मोड APD सँग केही समस्याहरू छन् जस्तै डिटेक्टर डेड टाइम, कम पत्ता लगाउने क्षमता, ठूलो अप्टिकल क्रसवर्ड र कम स्थानिय रिजोल्युसन, त्यसैले उच्च पत्ता लगाउने दर र कम गलत अलार्म दर बीचको विरोधाभासलाई अनुकूलन गर्न गाह्रो छ। नजिकको आवाजरहित हाई-गेन HgCdTe APD यन्त्रहरूमा आधारित फोटोन काउन्टरहरू रैखिक मोडमा काम गर्छन्, कुनै डेड टाइम र क्रसस्टक प्रतिबन्धहरू छैनन्, गीजर मोडसँग कुनै पोस्ट-पल्स सम्बन्धित छैन, क्वेन्च सर्किटहरू आवश्यक पर्दैन, अल्ट्रा-उच्च गतिशील दायरा छ, चौडा। र ट्युनेबल स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया दायरा, र पहिचान दक्षता र गलत गणना दरको लागि स्वतन्त्र रूपमा अनुकूलित गर्न सकिन्छ। यसले इन्फ्रारेड फोटोन गणना इमेजिङको नयाँ अनुप्रयोग क्षेत्र खोल्छ, फोटोन गणना यन्त्रहरूको एक महत्त्वपूर्ण विकास दिशा हो, र खगोलीय अवलोकन, खाली ठाउँ संचार, सक्रिय र निष्क्रिय इमेजिङ, फ्रिन्ज ट्र्याकिङ र अन्यमा व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्।

HgCdTe APD उपकरणहरूमा फोटोन गणनाको सिद्धान्त

HgCdTe सामग्रीमा आधारित APD फोटोडिटेक्टर उपकरणहरूले तरंगदैर्ध्यको विस्तृत दायरालाई कभर गर्न सक्छ, र इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको आयनीकरण गुणांकहरू धेरै फरक हुन्छन् (चित्र 1 (a) हेर्नुहोस्)। तिनीहरूले 1.3 ~ 11 µm को कट-अफ तरंगदैर्ध्य भित्र एकल क्यारियर गुणन संयन्त्र प्रदर्शन गर्दछ। त्यहाँ लगभग कुनै अतिरिक्त आवाज छैन (Si APD यन्त्रहरूको FSi ~ 2-3 र III-V परिवार उपकरणहरूको FIII-V ~ 4-5 (चित्र 1 (b) हेर्नुहोस्) सँग तुलना गर्नुहोस्), जसले गर्दा संकेत- यन्त्रहरूको शोर अनुपात लगभग लाभको वृद्धि संग घट्दैन, जुन एक आदर्श इन्फ्रारेड हो।हिमस्खलन फोटो डिटेक्टर.

अंजीर। 1 (a) पारा क्याडमियम टेलुराइड सामग्री र Cd को घटक x को प्रभाव ionization गुणांक अनुपात बीचको सम्बन्ध; (b) विभिन्न भौतिक प्रणालीहरूसँग APD उपकरणहरूको अतिरिक्त शोर कारक F को तुलना

फोटोन काउन्टिङ टेक्नोलोजी एक नयाँ प्रविधि हो जसले डिजिटल रूपमा थर्मल आवाजबाट अप्टिकल संकेतहरू निकाल्न सक्छ।फोटो डिटेक्टरएकल फोटोन प्राप्त गरेपछि। कम-प्रकाश संकेत समय डोमेनमा अधिक फैलिएको हुनाले, डिटेक्टर द्वारा विद्युतीय संकेत आउटपुट पनि प्राकृतिक र अलग छ। कमजोर प्रकाशको यस विशेषता अनुसार, पल्स एम्प्लीफिकेशन, पल्स भेदभाव र डिजिटल गणना प्रविधिहरू सामान्यतया अत्यन्त कमजोर प्रकाश पत्ता लगाउन प्रयोग गरिन्छ। आधुनिक फोटोन गणना प्रविधिका धेरै फाइदाहरू छन्, जस्तै उच्च सिग्नल-देखि-शोर अनुपात, उच्च भेदभाव, उच्च मापन सटीकता, राम्रो एन्टी-ड्राफ्ट, राम्रो समय स्थिरता, र त्यसपछिको विश्लेषणको लागि डिजिटल सिग्नलको रूपमा कम्प्युटरमा डाटा आउटपुट गर्न सक्छ। र प्रशोधन, जुन अन्य पत्ता लगाउने विधिहरू द्वारा बेजोड छ। हाल, फोटान गणना प्रणाली औद्योगिक मापन र कम प्रकाश पत्ता लगाउने क्षेत्रमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ, जस्तै ननलाइनर अप्टिक्स, आणविक जीवविज्ञान, अल्ट्रा-उच्च रिजोलुसन स्पेक्ट्रोस्कोपी, खगोलीय फोटोमेट्री, वायुमण्डलीय प्रदूषण मापन, आदि, जुन सम्बन्धित छन्। कमजोर प्रकाश संकेतहरूको अधिग्रहण र पत्ता लगाउन। पारा क्याडमियम टेलुराइड हिमस्खलन फोटोडेटेक्टरमा लगभग कुनै अतिरिक्त आवाज छैन, लाभ बढ्दै जाँदा, सिग्नल-टु-आवाज अनुपात क्षय हुँदैन, र गीजर हिमस्खलन उपकरणहरूसँग सम्बन्धित कुनै मृत समय र पोस्ट-पल्स प्रतिबन्ध छैन, जुन धेरै उपयुक्त छ। फोटोन गणना मा आवेदन, र भविष्यमा फोटोन गणना यन्त्रहरूको एक महत्त्वपूर्ण विकास दिशा हो।