מבוא, פוטו פוטו -גלאי מפולת ליניארית מסוג פוטון

מבוא, סוג ספירת פוטוניםגלאי פוטו של מפולת ליניארית

טכנולוגיית ספירת פוטון יכולה להגביר באופן מלא את אות הפוטון כדי להתגבר על רעש הקריאה של מכשירים אלקטרוניים, ולרשום את מספר הפוטונים המוצאים על ידי הגלאי בפרק זמן מסוים על ידי שימוש במאפיינים הטבעיים הבודדים של האות החשמלי של הגלאי תחת הקרנה חלשה, ולחשב את המידע של היעד המודוד לפי ערך מטרת הפוטון. על מנת לממש גילוי אור חלש במיוחד, נבדקו סוגים רבים של מכשירים עם יכולת גילוי פוטונים במדינות שונות. פוטודיוד מפולת מדינה מוצקה (APD Photodectore) הוא מכשיר המשתמש באפקט הפוטואלקטרי הפנימי של אותות אור. בהשוואה למכשירי ואקום, למכשירים במצב מוצק יש יתרונות ברורים במהירות התגובה, ספירה חשוכה, צריכת חשמל, נפח ורגישות לשדה מגנטי וכו '. מדענים ביצעו מחקר על בסיס טכנולוגיית הדמיה של ספירת פוטונים של APD במצב מוצק.

מכשיר APD PhotoDetectorיש Mode Geiger Mode (GM) ומצב ליניארי (LM) שני מצבי עבודה, טכנולוגיית ההדמיה הנוכחית של ספירת פוטון APD משתמשת בעיקר במכשיר APD של Geiger Mode. למכשירי APD של Geiger Mode יש רגישות גבוהה ברמה של פוטון יחיד ומהירות תגובה גבוהה של עשרות ננו -שניות כדי להשיג דיוק זמן גבוה. עם זאת, ל- Geiger Mode APD יש כמה בעיות כמו זמן מת גלאי, יעילות גילוי נמוכה, תשבץ אופטי גדול ורזולוציה מרחבית נמוכה, ולכן קשה לייעל את הסתירה בין קצב גילוי גבוה לשיעור אזעקה שווא נמוך. דלפקי פוטון המבוססים על מכשירי APD של HGCDTE גבוה כמעט ללא שם, פועלים במצב ליניארי, אין להם זמן מת ומגבלות מכתבים, אין להם פוסט-דופק הקשורים למצב של גייגר, אינם דורשים מעגלים מרווים, הם בעלי טווח דינמי-גובה, יש לאופטימיזציה, ויכולים להיות אופטימיזציה של דינאיות אולטרה-גובה. זה פותח תחום יישומים חדש של הדמיית ספירת פוטונים אינפרא אדום, הוא כיוון פיתוח חשוב של מכשירי ספירת פוטונים, ויש לו סיכויי יישום רחבים בתצפית אסטרונומית, תקשורת בחלל פנוי, הדמיה פעילה ופסיבית, מעקב שוליים וכן הלאה.

עקרון ספירת פוטונים במכשירי APD של HGCDTE

התקני פוטו -גלאי APD המבוססים על חומרי HGCDTE יכולים לכסות מגוון רחב של אורכי גל, ומקדמי היינון של אלקטרונים וחורים שונים מאוד (ראה איור 1 (א)). הם מציגים מנגנון כפל נשא יחיד באורך הגל החיתוך של 1.3 ~ 11 מיקרומטר. אין כמעט רעש עודף (בהשוואה לגורם הרעש העודף FSI ~ 2-3 של מכשירי SI APD ו- FIII-V ~ 4-5 של מכשירים משפחתיים III-V (ראה איור 1 (ב)), כך שיחס האות-לרעש של המכשירים כמעט אינו יורד עם עליית הרווח, שהוא אינפראר אידיאלי.גלאי פוטו של Avalanche.

תְאֵנָה. 1 (א) הקשר בין יחס מקדם יינון ההשפעה של חומר טלוריד קדמיום כספית לבין רכיב X של CD; (ב) השוואה בין עודף גורם רעש F של מכשירי APD עם מערכות חומר שונות

טכנולוגיית ספירת פוטונים היא טכנולוגיה חדשה שיכולה לחלץ דיגיטלית לאותות אופטיים מרעש תרמי על ידי פתרון פולסי הפוטואלקטרון שנוצרו על ידי Aגלאי פוטולאחר קבלת פוטון יחיד. מכיוון שהאות האור הנמוך מתפזר יותר בתחום הזמן, פלט האות החשמלי על ידי הגלאי הוא גם טבעי ונפרד. על פי מאפיין זה של אור חלש, בדרך כלל משתמשים בהגברת הדופק, אפליה לדופק וטכניקות ספירה דיגיטלית כדי לאתר אור חלש במיוחד. לטכנולוגיית ספירת פוטונים מודרנית יש יתרונות רבים, כמו יחס אות לרעש גבוה, אפליה גבוהה, דיוק מדידה גבוה, אנטי-סחף טוב, יציבות זמן טובה ויכולה להוציא נתונים למחשב בצורה של אות דיגיטלי לניתוח ועיבוד עוקבים, אשר אינם מתנהלים בשיטות גילוי אחרות. נכון לעכשיו, מערכת ספירת הפוטונים הייתה בשימוש נרחב בתחום המדידה התעשייתית וגילוי תאורה נמוכה, כגון אופטיקה לא לינארית, ביולוגיה מולקולרית, ספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה במיוחד, פוטומטריה אסטרונומית, מדידת זיהום אטמוספרי וכו ', הקשורים לרכישה וגילוי של אותות אור חלשים. גלאי הצילום של Avalaride Avalanche של קדמיום טלוריד אין כמעט רעש עודף, ככל שהרווח גדל, יחס האות לרעש אינו מתפורר, ואין זמן מתים ואחרי הדוק הקשורים למכשירי Avalanche של גייגר, המתאימה מאוד ליישום בפוטון, והיא סופרת פיתוח חשובה של מכשירי פוטון של פוטון בעתיד.