Sissejuhatus, footoni loendamise tüüplineaarne laviini fotodetektor
Footonite loendamise tehnoloogia saab footonisignaali täielikult võimendada, et ületada elektroonikaseadmete näidumüra, ja salvestada detektori poolt teatud aja jooksul väljastatud footonite arvu, kasutades detektori väljundi looduslikke diskreetseid omadusi nõrga valguse kiiritamise korral ja arvutades mõõdetud sihtmärgi teave vastavalt fotokondi väärtusele. Äärmiselt nõrga valguse tuvastamiseks on erinevates riikides uuritud palju erinevaid footoni tuvastamise võimetega instrumente. Tahke oleku laviini fotodiood (APD fotodetektor) on seade, mis kasutab sisemist fotoelektrilist efekti todecti valguse signaale. Võrreldes vaakumseadmetega on tahkisseadmetel ilmselged eelised reageerimiskiiruses, tumedates loenduses, energiatarbeks, mahuks ja magnetvälja tundlikkuses jne. Teadlased on läbi viinud uuringuid, mis põhinevad tahkis APD footonite loendamise tehnoloogial.
APD fotodetektori seadeOmab Geigeri režiimi (GM) ja lineaarset režiimi (LM) kaks töörežiimi, praeguses APD footonite loendamise tehnoloogia kasutab peamiselt Geiger Mode APD seadet. Geiger Mode APD -seadmetel on kõrge aja täpsuse saamiseks kõrge tundlikkus ühe footoni tasemel ja kümnete nanosekundite suure reageerimiskiirusel. Geiger Mode APD -l on siiski mõned probleemid, näiteks detektor surnud aeg, madal avastamise efektiivsus, suur optiline ristsõna ja madal ruumiline eraldusvõime, seega on keeruline optimeerida vastuolu kõrge tuvastuskiiruse ja madala valehäirekiiruse vahel. Pooniloendurid, mis põhinevad peaaegu ei tohita suure võimendusega HGCDTE APD-seadmetel, töötavad lineaarses režiimis, neil pole surnud aja ja ristipiiranguid, neil puudub geiger-režiimiga seotud impulss, ei nõua kustutatavaid vooluahelaid, neil on ülikerge dünaamiline vahemik, lai ja võidakse optimeerida sõltumata detekteerimismäära ja valede mõõtmiskiiruse jaoks. See avab infrapunafootonite loendamise uue rakendusvälja, see on footonite loendamise seadmete oluline arengusuund ja sellel on laialdased rakenduse väljavaated astronoomilises vaatluses, vaba kosmosesuhtluse, aktiivse ja passiivse pildistamise, erisoodustuse ja nii edasi.
Footoni arvestamise põhimõte HGCDTE APD -seadmetes
HGCDTE materjalidel põhinevad APD fotodetektoriseadmed võivad katta mitmesuguseid lainepikkusi ning elektronide ja aukude ionisatsioonikoefitsiendid on väga erinevad (vt joonis 1 (a)). Neil on ühekordse korrutusmehhanism piirmäära lainepikkuses 1,3 ~ 11 um. SI APD-seadmete ja III-V perekonnaseadmete FIII-V ~ 4-5 liigse mürafaktori FSI ~ 2-3 liigse mürafaktoriga (vt joonis 1 (b)) (vt joonis 1 (b)), nii et signaali ja müra suhe peaaegu ei vähene, mis on ideaalne infrapunane, mis on ideaalne infrapunakaslaviini fotodetektor.
Joonis fig. 1 (a) seos elavhõbeda kaadmium -telluriidi materjali mõju ionisatsioonikoefitsiendi ja CD komponendi X vahel; b) APD -seadmete liigse mürafaktori F võrdlus erinevate materjalisüsteemidega
Footonite loendamise tehnoloogia on uus tehnoloogia, mis suudab digitaalselt kaevandada termilise müra optilisi signaale, eraldades a genereeritud fotoelektron -impulsidfotodetektorPärast ühe footoni saamist. Kuna hämaras signaal on ajapiirkonnas rohkem hajutatud, on ka detektori elektriline signaali väljund loomulik ja diskreetne. Selle nõrga valguse tunnuse järgi kasutatakse äärmiselt nõrga valguse tuvastamiseks tavaliselt impulsi võimendamist, impulsi diskrimineerimist ja digitaalset loendamise tehnikat. Kaasaegsel footonite loendamise tehnoloogial on palju eeliseid, näiteks kõrge signaali ja müra suhe, kõrge diskrimineerimine, kõrge mõõtmise täpsus, hea drifikatsioonivastane, hea aja stabiilsus ja see võib arvutisse andmed digitaalse signaali kujul järgnevaks analüüsiks ja töötlemiseks välja anda, mis on muude tuvastusmeetodite abil võrreldamatu. Praegu on footonite loendamise süsteemi laialdaselt kasutatud tööstusliku mõõtmise ja vähese valguse tuvastamise valdkonnas, näiteks mittelineaarne optika, molekulaarbioloogia, ülikõrge eraldusvõime spektroskoopia, astronoomiline fotomeetria, atmosfääri reostuse mõõtmine jne, mis on seotud nõrkade valgusignaalide omandamise ja tuvastamisega. Elavhõbeda kaadmium telluride laviini fotodetektoril pole peaaegu liigset müra, kuna võimendus suureneb, signaali ja müra suhe ei lagune ning Geiger Avalanche'i seadmetega seotud surnud aega ja impulsijärgset piirangut ei ole, mis on väga sobiv fotoonide loendamiseks ning on tulevikus fotonite kasutamise seadmete oluline arengusuund.
Postiaeg: 14. jaanuar-2025