Кіріспе, фотонды санау түрікөшкіннің сызықтық фотодетекторы
Фотонды санау технологиясы электронды құрылғылардың оқу шуын жеңу үшін фотонды сигналды толығымен күшейте алады және әлсіз жарық сәулеленуі кезінде детектордың шығыс электр сигналының табиғи дискретті сипаттамаларын пайдалана отырып, белгілі бір уақыт аралығында детектор шығаратын фотондар санын жаза алады. , және фотон өлшегіштің мәніне сәйкес өлшенген нысананың ақпаратын есептеңіз. Өте әлсіз жарықты анықтауды жүзеге асыру үшін әртүрлі елдерде фотонды анықтау мүмкіндігі бар көптеген түрлі құралдар зерттелді. Қатты күйдегі көшкін фотодиод (APD фотодетекторы) жарық сигналдарын анықтау үшін ішкі фотоэффектіні қолданатын құрылғы. Вакуумдық құрылғылармен салыстырғанда қатты күйдегі құрылғылар жауап беру жылдамдығы, қараңғылық санау, қуат тұтыну, көлем және магнит өрісінің сезімталдығы және т.б. бойынша айқын артықшылықтарға ие. Ғалымдар қатты денелі APD фотонды санау кескіндеу технологиясына негізделген зерттеулер жүргізді.
APD фотодетектор құрылғысыГейгер режимі (GM) және сызықтық режим (LM) екі жұмыс режимі бар, қазіргі APD фотонды санау бейнелеу технологиясы негізінен Geiger режимі APD құрылғысын пайдаланады. Geiger режиміндегі APD құрылғылары бір фотон деңгейінде жоғары сезімталдыққа және жоғары уақыт дәлдігін алу үшін ондаған наносекундтарға жауап беру жылдамдығына ие. Дегенмен, Гейгер режимі APD-де детектордың өлі уақыты, анықтаудың төмен тиімділігі, үлкен оптикалық кроссворд және төмен кеңістіктік ажыратымдылық сияқты кейбір мәселелер бар, сондықтан анықтаудың жоғары жылдамдығы мен төмен жалған дабыл жылдамдығы арасындағы қайшылықты оңтайландыру қиын. Шуылсыз жоғары кірісті HgCdTe APD құрылғыларына негізделген фотонды есептегіштер сызықтық режимде жұмыс істейді, өлі уақыт пен айқасу шектеулері жоқ, Гейгер режимімен байланысты кейінгі импульс жоқ, сөндіру тізбектерін қажет етпейді, ультра жоғары динамикалық диапазонға ие, кең және реттелетін спектрлік жауап диапазоны және анықтау тиімділігі мен жалған санау жылдамдығы үшін дербес оңтайландырылуы мүмкін. Ол инфрақызыл фотонды санау бейнелеуінің жаңа қолданбалы өрісін ашады, фотонды санау құрылғыларының маңызды даму бағыты болып табылады және астрономиялық бақылауда, бос кеңістік байланысында, белсенді және пассивті бейнелеуде, шеттерді бақылауда және т.б. қолдану перспективалары кең.
HgCdTe APD құрылғыларындағы фотонды санау принципі
HgCdTe материалдарына негізделген APD фотодетекторлық құрылғылар толқын ұзындығының кең ауқымын қамтуы мүмкін, электрондар мен тесіктердің иондану коэффициенттері өте әртүрлі (1 (а) суретті қараңыз). Олар 1,3 ~ 11 мкм кесінді толқын ұзындығы ішінде бір тасымалдаушыны көбейту механизмін көрсетеді. Артық шу жоқ дерлік (Si APD құрылғыларының артық шу коэффициенті FSi~2-3 және III-V жанұясының құрылғыларының FIII-V~4-5 (1 (b) суретін қараңыз), сигнал- құрылғылардың шуға қатынасы пайданың жоғарылауымен дерлік төмендемейді, бұл идеалды инфрақызыл болып табыладықар көшкіні фотодетекторы.
ІНЖІР. 1 (а) сынап кадмий теллурид материалының әсер ету иондану коэффициентінің қатынасы мен Cd компонентінің х арасындағы байланыс; (b) Әртүрлі материалдық жүйелермен APD құрылғыларының артық шу коэффициентін F салыстыру
Фотонды санау технологиясы - бұл фотоэлектрондық импульстарды шешу арқылы жылулық шудан оптикалық сигналдарды сандық түрде алуға болатын жаңа технология.фотодетекторбір фотонды алғаннан кейін. Төмен жарық сигналы уақыт доменінде дисперсті болғандықтан, детектордың электрлік сигнал шығысы да табиғи және дискретті. Әлсіз жарықтың бұл сипаттамасына сәйкес, әдетте өте әлсіз жарықты анықтау үшін импульсті күшейту, импульстік дискриминация және цифрлық санау әдістері қолданылады. Заманауи фотонды санау технологиясының көптеген артықшылықтары бар, мысалы, жоғары сигнал-шу қатынасы, жоғары дискриминация, жоғары өлшеу дәлдігі, жақсы дрейфке қарсы, жақсы уақыт тұрақтылығы және деректерді кейіннен талдау үшін цифрлық сигнал түрінде компьютерге шығара алады. және басқа анықтау әдістерімен теңдессіз өңдеу. Қазіргі уақытта фотонды санау жүйесі сызықты емес оптика, молекулалық биология, ультра жоғары ажыратымдылықтағы спектроскопия, астрономиялық фотометрия, атмосфераның ластануын өлшеу және т.б. сияқты өнеркәсіптік өлшеу және аз жарықты анықтау саласында кеңінен қолданылады. әлсіз жарық сигналдарын алуға және анықтауға. Сынап кадмий теллуридті көшкін фотодетекторында артық шу жоқ дерлік, өйткені күшейту жоғарылаған сайын сигнал-шуыл арақатынасы ыдырамайды және Гейгер көшкіні құрылғыларына қатысты өлі уақыт пен импульстен кейінгі шектеу жоқ, бұл өте қолайлы. фотонды санауда қолдану және болашақта фотонды санау құрылғыларының маңызды даму бағыты болып табылады.
Жіберу уақыты: 14 қаңтар 2025 ж