Giriş, foton sayma türüdoğrusal çığ fotodetektörü
Foton sayma teknolojisi, elektronik cihazların okuma gürültüsünün üstesinden gelmek için foton sinyalini tamamen yükseltebilir ve zayıf ışık ışınımı altında dedektör çıkışı elektrik sinyalinin doğal ayrık özelliklerini kullanarak belirli bir süre içinde dedektör tarafından çıkan fotonların sayısını kaydedebilir. ve ölçülen hedefin bilgilerini foton ölçerin değerine göre hesaplayın. Aşırı zayıf ışık tespitini gerçekleştirmek için çeşitli ülkelerde foton tespit kabiliyetine sahip birçok farklı türde cihaz üzerinde çalışılmaktadır. Katı hal çığ fotodiyodu (APD fotodedektör), ışık sinyallerini tespit etmek için dahili fotoelektrik etkiyi kullanan bir cihazdır. Vakum cihazlarıyla karşılaştırıldığında katı hal cihazlarının tepki hızı, karanlık sayımı, güç tüketimi, hacim ve manyetik alan duyarlılığı vb. açılardan belirgin avantajları vardır. Bilim adamları katı hal APD foton sayma görüntüleme teknolojisine dayalı araştırmalar yürüttüler.
APD fotodedektör cihazıGeiger modu (GM) ve doğrusal mod (LM) olmak üzere iki çalışma moduna sahiptir; mevcut APD foton sayma görüntüleme teknolojisi esas olarak Geiger modu APD cihazını kullanır. Geiger modlu APD cihazları, yüksek zaman doğruluğu elde etmek için tek foton seviyesinde yüksek hassasiyete ve onlarca nanosaniyelik yüksek tepki hızına sahiptir. Ancak Geiger modlu APD'nin dedektör ölü zamanı, düşük tespit verimliliği, büyük optik bulmaca ve düşük uzaysal çözünürlük gibi bazı sorunları vardır, dolayısıyla yüksek tespit oranı ile düşük yanlış alarm oranı arasındaki çelişkiyi optimize etmek zordur. Neredeyse gürültüsüz, yüksek kazançlı HgCdTe APD cihazlarını temel alan foton sayaçları doğrusal modda çalışır, ölü zaman ve çapraz konuşma kısıtlamaları yoktur, Geiger moduyla ilişkili post-puls yoktur, söndürme devreleri gerektirmez, ultra yüksek dinamik aralığa sahiptir, geniş ve ayarlanabilir spektral yanıt aralığına sahiptir ve algılama verimliliği ve yanlış sayım oranı için bağımsız olarak optimize edilebilir. Kızılötesi foton sayma görüntülemede yeni bir uygulama alanı açar, foton sayma cihazlarının önemli bir gelişme yönüdür ve astronomik gözlem, boş alan iletişimi, aktif ve pasif görüntüleme, saçak izleme vb. alanlarda geniş uygulama olanaklarına sahiptir.
HgCdTe APD cihazlarında foton sayımı prensibi
HgCdTe malzemelerine dayanan APD fotodetektör cihazları geniş bir dalga boyu aralığını kapsayabilir ve elektronların ve deliklerin iyonizasyon katsayıları çok farklıdır (bkz. Şekil 1 (a)). 1,3~11 µm kesme dalga boyu içerisinde tek bir taşıyıcı çoğalma mekanizması sergilerler. Neredeyse hiç aşırı gürültü yoktur (Si APD cihazlarının aşırı gürültü faktörü FSi~2-3 ve III-V ailesi cihazların FIII-V~4-5'i ile karşılaştırıldığında (bkz. Şekil 1 (b)), böylece sinyal- İdeal bir kızılötesi olan kazancın artmasıyla cihazların gürültü oranı neredeyse azalmaz.çığ fotodetektörü.
İNCİR. 1 (a) Cıva kadmiyum tellür malzemesinin darbe iyonizasyon katsayısı oranı ile Cd'nin x bileşeni arasındaki ilişki; (b) Farklı malzeme sistemlerine sahip APD cihazlarının aşırı gürültü faktörü F'nin karşılaştırılması
Foton sayma teknolojisi, bir foton sayma teknolojisi tarafından üretilen fotoelektron darbelerini çözümleyerek termal gürültüden optik sinyalleri dijital olarak çıkarabilen yeni bir teknolojidir.fotodetektörtek bir foton aldıktan sonra. Düşük ışık sinyali zaman alanında daha fazla dağıldığından dedektörün elektrik sinyali çıkışı da doğal ve ayrıktır. Zayıf ışığın bu özelliğine göre, aşırı zayıf ışığı tespit etmek için genellikle darbe amplifikasyonu, darbe ayrımcılığı ve dijital sayma teknikleri kullanılır. Modern foton sayma teknolojisi, yüksek sinyal-gürültü oranı, yüksek ayrımcılık, yüksek ölçüm doğruluğu, iyi kayma önleme, iyi zaman kararlılığı gibi birçok avantaja sahiptir ve daha sonraki analiz için verileri bilgisayara dijital sinyal biçiminde gönderebilir. ve diğer tespit yöntemleriyle eşsiz olan işleme. Şu anda foton sayma sistemi, doğrusal olmayan optik, moleküler biyoloji, ultra yüksek çözünürlüklü spektroskopi, astronomik fotometri, atmosferik kirlilik ölçümü vb. gibi endüstriyel ölçüm ve düşük ışık tespiti alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Zayıf ışık sinyallerinin toplanması ve tespit edilmesi. Cıva kadmiyum tellür çığ fotodetektöründe neredeyse hiç aşırı gürültü yoktur, kazanç arttıkça sinyal-gürültü oranı bozulmaz ve Geiger çığ cihazlarıyla ilgili ölü zaman ve darbe sonrası kısıtlama yoktur; bu, çığ için çok uygundur. Foton sayımında uygulama ve gelecekte foton sayma cihazlarının önemli bir gelişme yönüdür.
Gönderim zamanı: Ocak-14-2025