Kirish, fotonlarni sanash turidagi chiziqli ko'chki fotodetektori

Kirish, fotonlarni sanash turichiziqli ko'chki fotodetektori

Fotonlarni sanash texnologiyasi elektron qurilmalarning o'qish shovqinini yengish uchun foton signalini to'liq kuchaytirishi va zaif yorug'lik nurlanishi ostida detektor chiqish elektr signalining tabiiy diskret xususiyatlaridan foydalanib, ma'lum bir vaqt ichida detektor tomonidan chiqarilgan fotonlar sonini qayd etishi va foton o'lchagichining qiymatiga muvofiq o'lchangan nishon ma'lumotlarini hisoblashi mumkin. Juda zaif yorug'likni aniqlashni amalga oshirish uchun turli mamlakatlarda fotonlarni aniqlash qobiliyatiga ega bo'lgan ko'plab turli xil asboblar o'rganilgan. Qattiq holatdagi ko'chki fotodiodi (APD fotodetektori) yorug'lik signallarini aniqlash uchun ichki fotoelektr effektidan foydalanadigan qurilma. Vakuum qurilmalari bilan taqqoslaganda, qattiq holatdagi qurilmalar javob tezligi, qorong'ulik soni, quvvat sarfi, hajm va magnit maydon sezgirligi va boshqalarda aniq afzalliklarga ega. Olimlar qattiq holatdagi APD fotonlarni hisoblash tasvirlash texnologiyasiga asoslangan tadqiqotlar o'tkazdilar.

APD fotodetektor qurilmasiGeiger rejimi (GM) va chiziqli rejim (LM) ikkita ish rejimiga ega, hozirgi APD fotonlarni sanash tasvirlash texnologiyasi asosan Geiger rejimidagi APD qurilmasidan foydalanadi. Geiger rejimidagi APD qurilmalari bitta foton darajasida yuqori sezgirlikka va yuqori vaqt aniqligini olish uchun o'nlab nanosekundlarning yuqori javob tezligiga ega. Biroq, Geiger rejimidagi APD detektorning o'lik vaqti, past aniqlash samaradorligi, katta optik krossvord va past fazoviy aniqlik kabi ba'zi muammolarga ega, shuning uchun yuqori aniqlash tezligi va past soxta signal tezligi o'rtasidagi qarama-qarshilikni optimallashtirish qiyin. Deyarli shovqinsiz yuqori daromadli HgCdTe APD qurilmalariga asoslangan foton hisoblagichlari chiziqli rejimda ishlaydi, o'lik vaqt va o'zaro ta'sir cheklovlariga ega emas, Geiger rejimi bilan bog'liq post-impulsga ega emas, o'chirish sxemalarini talab qilmaydi, ultra yuqori dinamik diapazonga, keng va sozlanishi mumkin bo'lgan spektral javob diapazoniga ega va aniqlash samaradorligi va soxta hisoblash tezligi uchun mustaqil ravishda optimallashtirilishi mumkin. Bu infraqizil fotonlarni sanash tasvirlashning yangi qo'llanilish sohasini ochadi, fotonlarni sanash moslamalarining muhim rivojlanish yo'nalishi bo'lib, astronomik kuzatish, erkin kosmik aloqa, faol va passiv tasvirlash, chekka kuzatuv va boshqa sohalarda keng qo'llanilish istiqbollariga ega.

HgCdTe APD qurilmalarida fotonlarni sanash printsipi

HgCdTe materiallariga asoslangan APD fotodetektor qurilmalari turli xil to'lqin uzunliklarini qamrab olishi mumkin va elektronlar va teshiklarning ionlanish koeffitsientlari juda farq qiladi (1-rasm (a) ga qarang). Ular 1,3 ~ 11 µm kesish to'lqin uzunligi ichida bitta tashuvchini ko'paytirish mexanizmini namoyish etadi. Deyarli ortiqcha shovqin yo'q (Si APD qurilmalarining FSi~2-3 ortiqcha shovqin koeffitsienti va III-V oilasi qurilmalarining FIII-V~4-5 bilan solishtirganda (1-rasm (b) ga qarang)), shuning uchun qurilmalarning signal-shovqin nisbati kuchaytirishning oshishi bilan deyarli pasaymaydi, bu ideal infraqizil hisoblanadi.ko'chki fotodetektori.

1-rasm. (a) Simob kadmiy tellurid materialining zarba ionlanish koeffitsienti nisbati va Cd ning x komponenti o'rtasidagi bog'liqlik; (b) Turli material tizimlariga ega APD qurilmalarining ortiqcha shovqin koeffitsienti F ni taqqoslash

Fotonlarni sanash texnologiyasi - bu a tomonidan hosil qilingan fotoelektron impulslarini hal qilish orqali termal shovqindan optik signallarni raqamli ravishda ajratib olish imkonini beruvchi yangi texnologiya.fotodetektorbitta fotonni qabul qilgandan keyin. Kam yorug'lik signali vaqt sohasida ko'proq tarqalganligi sababli, detektor tomonidan chiqadigan elektr signali ham tabiiy va diskretdir. Kuchsiz yorug'likning bu xususiyatiga ko'ra, odatda juda zaif yorug'likni aniqlash uchun impuls kuchaytirish, impulsni ajratish va raqamli hisoblash texnikalari qo'llaniladi. Zamonaviy fotonlarni hisoblash texnologiyasi yuqori signal-shovqin nisbati, yuqori ajratish, yuqori o'lchov aniqligi, yaxshi driftga qarshi, yaxshi vaqt barqarorligi kabi ko'plab afzalliklarga ega va keyingi tahlil va qayta ishlash uchun kompyuterga raqamli signal shaklida ma'lumotlarni chiqarishi mumkin, bu boshqa aniqlash usullari bilan taqqoslanmaydi. Hozirgi vaqtda fotonlarni hisoblash tizimi sanoat o'lchovlari va kam yorug'likni aniqlash sohasida, masalan, chiziqli bo'lmagan optika, molekulyar biologiya, ultra yuqori aniqlikdagi spektroskopiya, astronomik fotometriya, atmosfera ifloslanishini o'lchash va boshqalarda keng qo'llanilmoqda, bu zaif yorug'lik signallarini olish va aniqlash bilan bog'liq. Simob kadmiy telluridli ko'chki fotodetektorida deyarli ortiqcha shovqin yo'q, chunki kuchaytirish oshishi bilan signal-shovqin nisbati pasaymaydi va Geiger ko'chki qurilmalari bilan bog'liq o'lik vaqt va impulsdan keyingi cheklov yo'q, bu fotonlarni sanashda qo'llash uchun juda mos keladi va kelajakda fotonlarni sanash qurilmalarini rivojlantirishning muhim yo'nalishi hisoblanadi.