Kirish, fotonlarni hisoblash turichiziqli ko'chki fotodetektori
Fotonlarni hisoblash texnologiyasi elektron qurilmalarning o'qish shovqinini engib o'tish uchun foton signalini to'liq kuchaytirishi va zaif yorug'lik nurlanishi ostida detektor chiqadigan elektr signalining tabiiy diskret xususiyatlaridan foydalangan holda ma'lum vaqt ichida detektor tomonidan chiqarilgan fotonlar sonini qayd etishi mumkin. , va foton o'lchagichning qiymatiga ko'ra o'lchangan maqsadning ma'lumotlarini hisoblang. Juda zaif yorug'likni aniqlashni amalga oshirish uchun turli mamlakatlarda fotonlarni aniqlash qobiliyatiga ega bo'lgan ko'plab turdagi asboblar o'rganilgan. Qattiq holatdagi ko'chki fotodiodi (APD fotodetektori) yorug'lik signallarini aniqlash uchun ichki fotoelektr effektidan foydalanadigan qurilma. Vakuum qurilmalari bilan solishtirganda, qattiq holatdagi qurilmalar javob tezligi, qorong'u hisoblash, quvvat iste'moli, hajm va magnit maydon sezgirligi va boshqalarda aniq afzalliklarga ega. Olimlar qattiq holatdagi APD fotonlarni hisoblash tasvirlash texnologiyasiga asoslangan tadqiqot o'tkazdilar.
APD fotodetektor qurilmasiGeiger rejimi (GM) va chiziqli rejim (LM) ikkita ish rejimiga ega, joriy APD fotonni hisoblash tasvirlash texnologiyasi asosan Geiger rejimi APD qurilmasidan foydalanadi. Geiger rejimidagi APD qurilmalari bitta foton darajasida yuqori sezuvchanlikka ega va yuqori vaqt aniqligini olish uchun o'nlab nanosekundlarning yuqori javob tezligiga ega. Biroq, Geiger rejimi APD detektorning o'lik vaqti, past aniqlash samaradorligi, katta optik krossvord va past fazoviy o'lchamlari kabi ba'zi muammolarga ega, shuning uchun yuqori aniqlash tezligi va past noto'g'ri signal tezligi o'rtasidagi ziddiyatni optimallashtirish qiyin. Deyarli shovqinsiz yuqori daromadli HgCdTe APD qurilmalariga asoslangan foton hisoblagichlari chiziqli rejimda ishlaydi, o'lik vaqt va o'zaro bog'lanish cheklovlariga ega emas, Geiger rejimi bilan bog'liq post-pulsga ega emas, o'chirish davrlarini talab qilmaydi, o'ta yuqori dinamik diapazonga ega, keng. va sozlanishi mumkin bo'lgan spektral javob diapazoni va aniqlash samaradorligi va noto'g'ri hisoblash tezligi uchun mustaqil ravishda optimallashtirilishi mumkin. Bu infraqizil fotonlarni hisoblash tasvirining yangi dastur maydonini ochadi, fotonlarni hisoblash qurilmalarining muhim rivojlanish yo'nalishi bo'lib, astronomik kuzatish, bo'sh kosmik aloqa, faol va passiv tasvirlash, chekkalarni kuzatish va hokazolarda keng qo'llash istiqbollariga ega.
HgCdTe APD qurilmalarida fotonlarni hisoblash printsipi
HgCdTe materiallariga asoslangan APD fotodetektor qurilmalari keng to'lqin uzunliklarini qamrab olishi mumkin va elektronlar va teshiklarning ionlanish koeffitsientlari juda farq qiladi (1-rasmga qarang (a)). Ular to'lqin uzunligi 1,3 ~ 11 mkm bo'lgan to'lqin uzunligida bitta tashuvchini ko'paytirish mexanizmini namoyish etadilar. Ortiqcha shovqin deyarli yo'q (Si APD qurilmalarining ortiqcha shovqin koeffitsienti FSi~2-3 va III-V oilasining FIII-V~4-5 bilan solishtirganda (1-rasm (b) ga qarang), shuning uchun signal- qurilmalarning shovqinga nisbati daromadning oshishi bilan deyarli kamaymaydi, bu ideal infraqizil hisoblanadiko'chki fotodetektori.
ANJIR. 1 (a) simob kadmiy tellurid moddasining ta'sir ionlanish koeffitsienti nisbati va Cd ning x komponenti o'rtasidagi bog'liqlik; (b) APD qurilmalarining ortiqcha shovqin omili F ni turli moddiy tizimlar bilan taqqoslash
Fotonlarni hisoblash texnologiyasi - bu fotoelektron impulslarni echish orqali termal shovqindan optik signallarni raqamli ravishda ajratib oladigan yangi texnologiya.fotodetektorbitta fotonni olgandan keyin. Kam yorug'lik signali vaqt zonasida ko'proq tarqalganligi sababli, detektor tomonidan elektr signal chiqishi ham tabiiy va diskretdir. Zaif yorug'likning bu xususiyatiga ko'ra, impulslarni kuchaytirish, pulslarni diskriminatsiya qilish va raqamli hisoblash usullari odatda juda zaif yorug'likni aniqlash uchun ishlatiladi. Zamonaviy fotonlarni hisoblash texnologiyasi yuqori signal-shovqin nisbati, yuqori diskriminatsiya, yuqori o'lchov aniqligi, yaxshi driftga qarshi, yaxshi vaqt barqarorligi kabi ko'plab afzalliklarga ega va keyingi tahlil qilish uchun raqamli signal shaklida kompyuterga ma'lumotlarni chiqarishi mumkin. va boshqa aniqlash usullari bilan taqqoslanmaydigan qayta ishlash. Hozirgi vaqtda fotonlarni hisoblash tizimi chiziqli bo'lmagan optika, molekulyar biologiya, ultra yuqori aniqlikdagi spektroskopiya, astronomik fotometriya, atmosfera ifloslanishini o'lchash va boshqalar kabi sanoat o'lchovlari va kam yorug'likni aniqlash sohasida keng qo'llanilmoqda. zaif yorug'lik signallarini olish va aniqlash uchun. Simob kadmiy tellurid ko'chkisi fotodetektorida deyarli ortiqcha shovqin yo'q, chunki daromad ortishi bilan signal-shovqin nisbati buzilmaydi va Geiger ko'chkisi qurilmalari bilan bog'liq o'lik vaqt va impulsdan keyingi cheklov yo'q, bu juda mos keladi. fotonlarni hisoblashda qo'llanilishi va kelajakda fotonlarni hisoblash qurilmalarining muhim rivojlanish yo'nalishi hisoblanadi.
Xabar vaqti: 2025 yil 14-yanvar