Bevezetés, fotonszámlálási típuslineáris lavina fotodetektor
A fotonszámlálási technológia teljes mértékben felerősítheti a fotonjelet az elektronikus eszközök leolvasási zajának leküzdésére, és a detektor által a fotonok számának rögzítésére egy bizonyos időtartam alatt rögzítve az érzékelő kimenetének természetes diszkrét tulajdonságainak felhasználásával, és számolja ki a mért cél adatait a fotonmérő értéke alapján. A rendkívül gyenge fényérzékelés megvalósítása érdekében a fotondetektálási képességgel rendelkező sokféle műszert különféle országokban tanulmányozták. Szilárdtestű lavina fotodiode (APD fotodetektor) egy olyan eszköz, amely a belső fotoelektromos hatás TODETECT fényjeleket használja. A vákuumkészülékekkel összehasonlítva a szilárdtest-eszközöknek nyilvánvaló előnyei vannak a válasz sebességében, a sötét számban, az energiafogyasztásban, a térfogat és a mágneses mező érzékenységében stb.
APD fotodetektor eszközA Geiger mód (GM) és a lineáris mód (LM) két munkamóddal rendelkezik, az aktuális APD fotonszámláló képalkotó technológia elsősorban a Geiger Mode APD eszközt használja. A Geiger Mode APD -eszközök nagy érzékenységgel rendelkeznek az egy foton szintjén és a több tíz nanosekundum válaszsebessége, hogy a magas idő pontosságát elérjék. A Geiger Mode APD -nek azonban olyan problémái vannak, mint például a detektor holtidő, az alacsony észlelési hatékonyság, a nagy optikai keresztrejtvény és az alacsony térbeli felbontás, tehát nehéz optimalizálni a magas észlelési sebesség és az alacsony hamis riasztási arány közötti ellentmondást. A közel-noisless nagy nyereségű HGCDTE APD-eszközökön alapuló fotonszámlálók lineáris módban működnek, nincsenek holtidejük és az áthalláskorlátozások, a Geiger módhoz kapcsolódó impulzusok nem állnak rendelkezésre, nem igényelnek oltási áramköröket, ultra-magas dinamikus tartományban, széles és hangolható spektrális választartományban vannak, és független módon optimalizáltak lehetnek az észlelési hatékonyság és a hamis számlálási sebesség érdekében. Megnyitja az infravörös fotonszámláló képalkotás új alkalmazási mezőjét, amely a fotonszámláló eszközök fontos fejlesztési iránya, és széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik a csillagászati megfigyelés, a szabad űrkommunikáció, az aktív és passzív képalkotás, a béren kívüli követés stb.
A fotonszámlálás elve a HGCDTE APD eszközökben
A HGCDTE anyagokon alapuló APD fotodetektor eszközök széles hullámhossz -tartományt fedhetnek le, és az elektronok és lyukak ionizációs együtthatói nagyon különböznek (lásd az 1. ábrát a) ábrán). Egyetlen hordozó szorzási mechanizmust mutatnak az 1,3 ~ 11 μm küszöbhosszon belül. Szinte nincs túlzott zaj (összehasonlítva a Si APD-eszközök FSI ~ 2-3 zajfaktorával és a III-V családi eszközök FIII-V ~ 4-5)lavina fotodetektor.
FÜGE. 1 (a) A Mercury kadmium -tellurid anyag és a CD X komponenseinek ütési ionizációs együtthatója közötti kapcsolat; (b) Az APD -eszközök F túlzott zajfaktorának összehasonlítása a különböző anyagrendszerekkel
A fotonszámlálási technológia egy új technológia, amely digitálisan kinyerheti az optikai jeleket a termikus zajból azáltal, hogy feloldja a fotoelektron impulzusokatfotodetektorEgyetlen foton fogadása után. Mivel a gyenge fényviszonyok jele jobban diszpergálódik az időtartományban, az érzékelő elektromos jel kimenete szintén természetes és diszkrét. A gyenge fény ezen jellemzője szerint általában az impulzuserősítés, az impulzus megkülönböztetés és a digitális számlálási technikák használata általában a rendkívül gyenge fény észlelésére használják. A modern fotonszámlálási technológiának számos előnye van, mint például a magas jel-zaj arány, a nagy diszkrimináció, a nagy mérési pontosság, a jó sodródásgátló, a jó idő stabilitása, és az adatokat digitális jel formájában adhatja ki a számítógépnek a későbbi elemzéshez és feldolgozáshoz, amelyet más detektálási módszerek párosítanak. Jelenleg a fotonszámlálási rendszert széles körben használják az ipari mérés és a gyenge fényviszonyok kimutatásában, például a nemlineáris optika, a molekuláris biológia, az ultra-nagy felbontású spektroszkópia, a csillagászati fotometria, a légköri szennyezés mérése stb. A Mercury Cadmium telluride lavina fotodetektorának szinte túlzott zajja nincs, mivel a nyereség növekszik, a jel-zaj arány nem csökken, és nincs holtidő és az impulzus utáni korlátozás a Geiger Avalanche eszközökkel kapcsolatban, amely nagyon alkalmas a fotonszámlálás során, és a fotonszámláló eszközök fontos fejlesztési iránya a jövőben.
A postai idő: január-14-2025