Panimula, uri ng pagbibilang ng photonLinear Avalanche Photodetector
Ang teknolohiya ng pagbibilang ng Photon ay maaaring ganap na palakasin ang signal ng photon upang mapagtagumpayan ang ingay ng pagbabasa ng mga elektronikong aparato, at itala ang bilang ng mga output ng photon ng detektor sa isang tiyak na tagal ng oras sa pamamagitan ng paggamit ng natural na mga katangian ng discrete ng detector output electrical signal sa ilalim ng mahina na pag -iilaw ng ilaw, at kalkulahin ang impormasyon ng sinusukat na target ayon sa halaga ng metro ng photon. Upang mapagtanto ang sobrang mahina na pagtuklas ng ilaw, maraming iba't ibang uri ng mga instrumento na may kakayahan sa pagtuklas ng photon ay pinag -aralan sa iba't ibang mga bansa. Isang solidong state avalanche photodiode (APD Photodetector) ay isang aparato na gumagamit ng panloob na photoelectric effect todetect light signal. Kung ikukumpara sa mga aparato ng vacuum, ang mga aparato ng solid-state ay may halatang pakinabang sa bilis ng pagtugon, madilim na bilang, pagkonsumo ng kuryente, dami at sensitivity ng magnetic field, atbp.
APD Photodetector DeviceMay Geiger Mode (GM) at Linear Mode (LM) dalawang mga mode ng nagtatrabaho, ang kasalukuyang APD photon na nagbibilang ng teknolohiya ng imaging pangunahing gumagamit ng aparato ng Geiger Mode APD. Ang mga aparato ng Geiger Mode APD ay may mataas na sensitivity sa antas ng solong photon at mataas na bilis ng pagtugon ng sampu -sampung nanosecond upang makakuha ng katumpakan ng oras. Gayunpaman, ang Geiger Mode APD ay may ilang mga problema tulad ng oras ng Dead Dead, mababang kahusayan ng pagtuklas, malaking optical crossword at mababang resolusyon ng spatial, kaya mahirap na ma -optimize ang pagkakasalungatan sa pagitan ng mataas na rate ng pagtuklas at mababang maling rate ng alarma. Ang mga counter ng Photon batay sa malapit na walang-walang-gain na HGCDTE APD na aparato ay nagpapatakbo sa linear mode, walang mga patay na oras at mga paghihigpit sa crosstalk, walang mga post-pulse na nauugnay sa mode ng Geiger, hindi nangangailangan ng mga quench circuit, magkaroon ng ultra-high dynamic range, malawak at mai-tono na spectral na saklaw ng pagtugon, at maaaring malayang na-optimize para sa kahusayan ng deteksyon at maling rate. Binubuksan nito ang isang bagong larangan ng aplikasyon ng infrared photon na nagbibilang ng imaging, ay isang mahalagang direksyon ng pag -unlad ng mga aparato ng pagbibilang ng photon, at may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa pagmamasid sa astronomya, libreng komunikasyon sa espasyo, aktibo at passive imaging, pagsubaybay sa fringe at iba pa.
Prinsipyo ng pagbibilang ng photon sa mga aparato ng HGCDTE APD
Ang mga aparato ng APD photodetector batay sa mga materyales na HGCDTE ay maaaring masakop ang isang malawak na hanay ng mga haba ng haba, at ang mga coefficients ng ionization ng mga electron at butas ay ibang -iba (tingnan ang Larawan 1 (a)). Nagpapakita sila ng isang solong mekanismo ng pagpaparami ng carrier sa loob ng cut-off na haba ng haba ng 1.3 ~ 11 µm. Halos walang labis na ingay (kung ihahambing sa labis na kadahilanan ng ingay FSI ~ 2-3 ng mga aparato ng SI APD at FIII-V ~ 4-5 ng mga aparato ng pamilya ng III-V (tingnan ang Larawan 1 (b)), upang ang signal-to-ingay na ratio ng mga aparato ay halos hindi bumababa sa pagtaas ng pakinabang, na kung saan ay isang perpektong infraredAvalanche Photodetector.
Fig. 1 (a) ugnayan sa pagitan ng epekto ng koepisyentong koepisyent ng ionization ng mercury cadmium telluride material at sangkap X ng CD; (b) Paghahambing ng labis na kadahilanan ng ingay F ng mga aparato ng APD na may iba't ibang mga materyal na sistema
Ang teknolohiya ng pagbibilang ng photon ay isang bagong teknolohiya na maaaring digital na kunin ang mga optical signal mula sa ingay ng thermal sa pamamagitan ng paglutas ng mga photoelectron pulses na nabuo ng aPhotodetectorMatapos matanggap ang isang solong photon. Dahil ang signal ng mababang ilaw ay higit na nakakalat sa domain ng oras, ang output ng signal ng elektrikal ng detektor ay natural din at discrete. Ayon sa katangian na ito ng mahina na ilaw, ang pagpapalakas ng pulso, diskriminasyon ng pulso at mga diskarte sa pagbibilang ng digital ay karaniwang ginagamit upang makita ang sobrang mahina na ilaw. Ang modernong teknolohiya ng pagbibilang ng photon ay maraming mga pakinabang, tulad ng mataas na signal-to-ingay na ratio, mataas na diskriminasyon, mataas na pagsukat ng kawastuhan, mahusay na anti-drift, magandang oras ng katatagan, at maaaring mag-output ng data sa computer sa anyo ng digital signal para sa kasunod na pagsusuri at pagproseso, na hindi naaayon sa iba pang mga pamamaraan ng pagtuklas. Sa kasalukuyan, ang sistema ng pagbibilang ng photon ay malawakang ginagamit sa larangan ng pagsukat ng pang-industriya at mababang ilaw na pagtuklas, tulad ng nonlinear optika, molekular na biology, ultra-high resolution spectroscopy, astronomical photometry, pagsukat ng polusyon sa atmospera, atbp. Ang Mercury Cadmium Telluride Avalanche Photodetector ay halos walang labis na ingay, dahil ang pagtaas ng pakinabang, ang signal-to-ingay na ratio ay hindi nabubulok, at walang patay na oras at paghihigpit sa post-pulse na may kaugnayan sa Geiger Avalanche Device, na kung saan ay angkop para sa aplikasyon sa pagbibilang ng photon, at isang mahalagang direksyon ng pag-unlad ng mga aparato na nagbibilang ng photon sa hinaharap.
Oras ng Mag-post: Jan-14-2025