Кіріспе, фотонды санау түрікөшкіннің сызықтық фотодетекторы
Фотонды санау технологиясы электронды құрылғылардың оқу шуын жеңу үшін фотон сигналын толығымен күшейте алады және әлсіз жарық сәулеленуі кезінде детектордың шығыс электрлік сигналының табиғи дискретті сипаттамаларын пайдалану арқылы белгілі бір уақыт аралығында детектор шығаратын фотондар санын жаза алады және фотон өлшегіштің мәніне сәйкес өлшенген нысананың ақпаратын есептей алады. 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 пост-импульс жоқ, сөндіру тізбектерін қажет етпейді, ультра жоғары динамикалық диапазонға, кең және реттелетін спектрлік жауап диапазонына ие және есептеу тиімділігі мен жалғандығын анықтау үшін дербес оңтайландырылған болуы 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 FSi~2-3 шамадан тыс шу коэффициентімен және III-V отбасылық құрылғылардың FIII-V~4-5 (1 (b) суретін қараңыз) салыстырғанда), құрылғылардың сигнал-шуыл арақатынасы күшейтудің жоғарылауымен дерлік төмендемейді, бұл идеалды инфрақызыл.қар 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, сигнал-шу арасындағы жоғары қатынас, жоғары дискриминация, өлшеудің жоғары дәлдігі, жақсы дрейфке қарсы тұру, жақсы уақыт тұрақтылығы және деректерді кейіннен талдау және өңдеу үшін цифрлық сигнал түрінде компьютерге шығара алады, бұл басқа анықтау әдістерімен теңдесі жоқ. Қазіргі уақытта фотонды санау жүйесі әлсіз жарық сигналдарын алу және анықтаумен байланысты 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. Сынап кадмий теллуридті көшкін фотодетекторында артық шу жоқ дерлік, өйткені күшейту артады, сигнал-шу қатынасы ыдырамайды және Гейгер көшкіні құрылғыларына қатысты өлі уақыт пен импульстен кейінгі шектеулер жоқ, бұл фотондарды санауда қолдану үшін өте қолайлы және болашақта фотондарды санау құрылғыларын дамытудың маңызды бағыты болып табылады.
Жіберу уақыты: 14 қаңтар 2025 ж