Hyrje, lloji i numërimit të fotonevefotodetektor linear i ortekut
Teknologjia e numërimit të fotonit mund të forcojë plotësisht sinjalin e fotonit për të kapërcyer zhurmën e leximit të pajisjeve elektronike, dhe të regjistrojë numrin e fotoneve të daljes nga detektori në një periudhë të caktuar kohe duke përdorur karakteristikat natyrore diskrete të sinjalit elektrik të daljes së detektorit nën rrezatimin e dobët të dritës, dhe të llogaritni informacionin e objektivit të matur sipas vlerës së vlerës së fotonit. Për të realizuar zbulimin e dritës jashtëzakonisht të dobët, shumë lloje të ndryshme instrumentesh me aftësi të zbulimit të fotonit janë studiuar në vende të ndryshme. Një fotodiodë e shtetit të ngurtë të ortekut (Fotodetektor APD) është një pajisje që përdor sinjalet e brendshme të efektit fotoselektrik të brendshëm. Krahasuar me pajisjet vakum, pajisjet me gjendje të ngurtë kanë avantazhe të dukshme në shpejtësinë e përgjigjes, numërimin e errët, konsumin e energjisë, vëllimin dhe ndjeshmërinë e fushës magnetike, etj. Shkencëtarët kanë kryer hulumtime bazuar në teknologjinë e imazhit të numërimit të fotoneve APD të shtetit të ngurtë.
Pajisja Photodetector APDka Geiger Mode (GM) dhe Linear Mode (LM) dy mënyra pune, teknologjia aktuale e numërimit të fotonit APD për numërimin e imazhit kryesisht përdor pajisjen APD Geiger Mode. Pajisjet APD të Mode Geiger kanë ndjeshmëri të lartë në nivelin e fotonit të vetëm dhe shpejtësinë e lartë të përgjigjes së dhjetëra nanosekondave për të marrë saktësi me kohë të lartë. Sidoqoftë, Geiger Mode APD ka disa probleme të tilla si koha e detektorit të vdekur, efikasiteti i ulët i zbulimit, fjalëkryq të madh optik dhe rezolucion i ulët hapësinor, kështu që është e vështirë të optimizohet kontradikta midis shkallës së lartë të zbulimit dhe shkallës së ulët të alarmit false. Numrat e fotoneve të bazuara në pajisjet APD HGCDTE APD me fitim të lartë të padobishëm funksionojnë në modalitetin linear, nuk kanë kufizime të ngordhura me kohë dhe kryqëzime, nuk kanë asnjë pas-puls të lidhur me modalitetin Geiger, nuk kërkojnë qarqet e shuarjes, kanë një varg ultra të lartë dinamik, gamë të gjerë dhe të rregullueshme spektrale të përgjigjes, dhe mund të optimizohen në mënyrë të pavarur për zbulimin e efikasitetit dhe shkallës së rreme të numërimit. Ajo hap një fushë të re aplikimi të imazhit të numërimit të fotoneve infra të kuqe, është një drejtim i rëndësishëm zhvillimi i pajisjeve të numërimit të fotoneve, dhe ka perspektivë të gjerë të aplikimit në vëzhgimin astronomik, komunikimin në hapësirë të lirë, imazhin aktiv dhe pasiv, gjurmimin e fringe etj.
Parimi i numërimit të fotonit në pajisjet HGCDTE APD
Pajisjet fotodetektor APD bazuar në materialet HGCDTE mund të mbulojnë një gamë të gjerë të gjatësive të valëve, dhe koeficientët e jonizimit të elektroneve dhe vrimave janë shumë të ndryshme (shiko Figurën 1 (a)). Ata shfaqin një mekanizëm të vetëm të shumëzimit të bartësit brenda gjatësisë së valës së prerë prej 1.3 ~ 11 μm. Pothuajse nuk ka zhurmë të tepërt (krahasuar me faktorin e tepërt të zhurmës FSI ~ 2-3 të pajisjeve Si APD dhe fiii-v ~ 4-5 të pajisjeve familjare III-V (shiko Figurën 1 (b)), në mënyrë që raporti sinjal-zëri i pajisjeve pothuajse të mos bjerë me rritjen e fitimit, që është një ide ideale infra të kuqe idealefotodetektor orteku.
Fig. 1 (a) Marrëdhënia midis raportit të koeficientit të jonizimit të ndikimit të materialit kadmium të merkurit Telluride dhe përbërësit X të CD; (b) Krahasimi i faktorit të tepërt të zhurmës F të pajisjeve APD me sisteme të ndryshme materiale
Teknologjia e numërimit të fotoneve është një teknologji e re që mund të nxjerrë dixhitalisht sinjale optike nga zhurma termike duke zgjidhur pulset e fotelektronit të gjeneruara nga afotodetektorPas marrjes së një fotoni të vetëm. Meqenëse sinjali me dritë të ulët shpërndahet më shumë në fushën e kohës, prodhimi i sinjalit elektrik nga detektori është gjithashtu natyral dhe diskrete. Sipas kësaj karakteristike të dritës së dobët, amplifikimi i pulsit, diskriminimi i pulsit dhe teknikat e numërimit dixhital zakonisht përdoren për të zbuluar dritën jashtëzakonisht të dobët. Teknologjia moderne e numërimit të fotoneve ka shumë përparësi, të tilla si raporti i lartë sinjal-zhurmë, diskriminim i lartë, saktësi e lartë e matjes, anti-tërheqës i mirë, stabilitet i mirë kohor dhe mund të prodhojë të dhëna në kompjuter në formën e sinjalit dixhital për analizën dhe përpunimin pasues, i cili është i pakonkurueshëm nga metodat e tjera të zbulimit. Aktualisht, sistemi i numërimit të fotoneve është përdorur gjerësisht në fushën e matjes industriale dhe zbulimit të dritës së ulët, të tilla si optika jolineare, biologjia molekulare, spektroskopia me rezolucion ultra të lartë, fotometria astronomike, matja e ndotjes atmosferike, etj. Photodetector Avalanche Mercury Cadmium Telluride Avalanche nuk ka pothuajse asnjë zhurmë të tepërt, pasi fitimi rritet, raporti sinjal-zhurmë nuk kalbet, dhe nuk ka asnjë kohë të ngordhur dhe kufizim pas Pulse në lidhje me pajisjet e avalanche Geiger, e cila është shumë e përshtatshme për aplikim në numërimin e fotoneve, dhe është një drejtim i rëndësishëm zhvillimi i pajisjeve të numërimit të fotoneve në të ardhmen.
Koha e postimit: Jan-14-2025