Bubuka, jinis cacah fotonfotodetektor longsor linier
Téhnologi cacah foton tiasa nguatkeun sinyal foton sacara pinuh pikeun ngungkulan gangguan sora alat éléktronik, sareng ngarékam jumlah foton anu dikaluarkeun ku detektor dina jangka waktu anu tangtu ku ngagunakeun karakteristik diskrit alami tina sinyal listrik kaluaran detektor dina iradiasi cahaya anu lemah, sareng ngitung inpormasi target anu diukur numutkeun nilai méter foton. Pikeun ngawujudkeun deteksi cahaya anu lemah pisan, seueur jinis instrumen anu gaduh kamampuan deteksi foton parantos dikaji di sababaraha nagara. Fotodioda longsoran kaayaan padet (Fotodetektor APD) nyaéta alat anu ngagunakeun éfék fotolistrik internal pikeun ngadeteksi sinyal cahaya. Dibandingkeun sareng alat vakum, alat solid-state ngagaduhan kaunggulan anu jelas dina kecepatan réspon, cacah poék, konsumsi daya, volume sareng sensitivitas médan magnét, jsb. Para ilmuwan parantos ngalaksanakeun panalungtikan dumasar kana téknologi pencitraan cacah foton APD solid-state.
Alat fotodetektor APDModeu Geiger (GM) sareng modeu linier (LM) gaduh dua modeu kerja, téknologi pencitraan cacah foton APD ayeuna utamina nganggo alat APD modeu Geiger. Alat APD modeu Geiger gaduh sensitivitas anu luhur dina tingkat foton tunggal sareng kecepatan réspon anu luhur puluhan nanodetik pikeun kéngingkeun akurasi waktos anu luhur. Nanging, APD modeu Geiger gaduh sababaraha masalah sapertos waktos paéh detektor, efisiensi deteksi anu handap, teka-teki silang optik anu ageung sareng résolusi spasial anu handap, janten hésé pikeun ngaoptimalkeun kontradiksi antara laju deteksi anu luhur sareng laju alarm palsu anu handap. Penghitung foton dumasar kana alat APD HgCdTe gain tinggi anu ampir teu aya sora beroperasi dina modeu linier, teu gaduh larangan waktos paéh sareng crosstalk, teu gaduh post-pulsa anu aya hubunganana sareng modeu Geiger, henteu meryogikeun sirkuit quench, gaduh rentang dinamis ultra-luhur, rentang réspon spéktral anu lega sareng tiasa diatur, sareng tiasa dioptimalkeun sacara mandiri pikeun efisiensi deteksi sareng laju cacah palsu. Ieu muka widang aplikasi anyar tina pencitraan cacah foton infrabeureum, mangrupikeun arah pamekaran anu penting pikeun alat cacah foton, sareng gaduh prospek aplikasi anu lega dina observasi astronomi, komunikasi luar angkasa bébas, pencitraan aktif sareng pasif, pelacakan pinggiran sareng saterasna.
Prinsip ngitung foton dina alat APD HgCdTe
Alat fotodetektor APD anu dumasar kana bahan HgCdTe tiasa nutupan rupa-rupa panjang gelombang, sareng koéfisién ionisasi éléktron sareng liang béda pisan (tingali Gambar 1 (a)). Éta nunjukkeun mékanisme perkalian pamawa tunggal dina panjang gelombang cut-off 1,3 ~ 11 µm. Ampir teu aya kaleuwihan noise (dibandingkeun sareng faktor noise kaleuwihan FSi ~ 2-3 tina alat Si APD sareng FIII-V ~ 4-5 tina alat kulawarga III-V (tingali Gambar 1 (b)), supados babandingan signal-to-noise tina alat ampir henteu turun kalayan ningkatna gain, anu mangrupikeun infra red idéal.fotodetektor longsor.
Gambar 1 (a) Hubungan antara babandingan koefisien ionisasi dampak bahan merkuri kadmium telluride sareng komponén x tina Cd; (b) Babandingan faktor noise kaleuwihan F tina alat APD sareng sistem bahan anu béda
Téhnologi cacah foton nyaéta téknologi anyar anu tiasa sacara digital ngekstrak sinyal optik tina noise termal ku cara ngaréngsékeun pulsa fotoéléktron anu dihasilkeun kufotodetektorsaatos nampi hiji foton. Kusabab sinyal cahaya rendah langkung sumebar dina domain waktos, sinyal listrik anu kaluaran ku detektor ogé alami sareng diskrit. Numutkeun ciri cahaya lemah ieu, amplifikasi pulsa, diskriminasi pulsa sareng téknik ngitung digital biasana dianggo pikeun ngadeteksi cahaya anu lemah pisan. Téhnologi ngitung foton modéren ngagaduhan seueur kaunggulan, sapertos rasio signal-to-noise anu luhur, diskriminasi anu luhur, akurasi pangukuran anu luhur, anti-drift anu saé, stabilitas waktos anu saé, sareng tiasa ngaluarkeun data ka komputer dina bentuk sinyal digital pikeun analisis sareng pamrosésan salajengna, anu teu aya tandinganana sareng metode deteksi anu sanés. Ayeuna, sistem ngitung foton parantos seueur dianggo dina widang pangukuran industri sareng deteksi cahaya rendah, sapertos optik nonlinier, biologi molekuler, spéktroskopi résolusi ultra-luhur, fotometri astronomi, pangukuran polusi atmosfir, jsb., anu aya hubunganana sareng akuisisi sareng deteksi sinyal cahaya lemah. Fotodetektor longsoran merkuri kadmium telluride ampir teu aya noise anu kaleuleuwihi, sabab gain ningkat, babandingan signal-to-noise henteu buruk, sareng teu aya waktos maot sareng larangan pasca-pulsa anu aya hubunganana sareng alat longsoran Geiger, anu cocog pisan pikeun aplikasi dina cacah foton, sareng mangrupikeun arah pamekaran anu penting pikeun alat cacah foton di hareup.
Waktos posting: 14-Jan-2025