Įvadas, fotonų skaičiavimo tipasLinijinis lavinos fotodetektorius
Fotonų skaičiavimo technologija gali visiškai sustiprinti fotono signalą, kad įveiktų elektroninių prietaisų rodmens triukšmą, ir per tam tikrą laiką užfiksuoti detektoriaus išvesties fotonų skaičių, naudodamiesi natūraliomis detektoriaus išėjimo elektrinio signalo charakteristikomis, esant silpnai šviesiai švitinant , ir apskaičiuokite išmatuoto taikinio informaciją pagal fotono matuoklio vertę. Norint realizuoti ypač silpną šviesos aptikimą, įvairiose šalyse buvo ištirta daugybė įvairių rūšių instrumentų, turinčių fotonų aptikimo galimybes. Kietojo kūno lavinos fotodiodas (APD fotodetektorius) yra prietaisas, kuris naudoja vidinius fotoelektrinius efektus, kurių Todetect šviesos signalai. Palyginti su vakuuminiu prietaisais, kietojo kūno įtaisai turi akivaizdžių reagavimo greičio, tamsaus skaičiaus, energijos suvartojimo, tūrio ir magnetinio lauko jautrumo pranašumų ir kt. Mokslininkai atliko tyrimus, pagrįstus kietojo kūno APD fotonų skaičiavimo vaizdavimo technologija.
APD „Photodetector“ įrenginysturi „Geiger“ režimą (GM) ir linijinį režimą (LM) du darbinius režimus, dabartinėje APD fotonų skaičiavimo vaizdo gavimo technologijoje daugiausia naudojamas „Geiger Mode APD“ įrenginys. „Geiger“ režimo APD įtaisai turi didelį jautrumą vieno fotono lygyje ir dešimčių nanosekundžių atsako greitį, kad būtų pasiektas aukštas laiko tikslumas. Tačiau „Geiger“ režimo APD turi tam tikrų problemų, tokių kaip „Detector Dead Time“, mažas aptikimo efektyvumas, didelis optinis kryžiažodis ir maža erdvinė skiriamoji geba, todėl sunku optimizuoti prieštaravimą tarp aukšto aptikimo greičio ir mažo klaidingo aliarmo greičio. Photon counters based on near-noiseless high-gain HgCdTe APD devices operate in linear mode, have no dead time and crosstalk restrictions, have no post-pulse associated with Geiger mode, do not require quench circuits, have ultra-high dynamic range, wide suderinamas spektrinio atsako diapazonas ir gali būti savarankiškai optimizuotas aptikimo efektyvumui ir klaidingam skaičiui. Tai atveria naują infraraudonųjų spindulių fotonų skaičiavimo vaizdų taikymo sritį, yra svarbi fotonų skaičiavimo įtaisų kūrimo kryptis ir turi plačias taikymo perspektyvas astronominiu stebėjimu, laisvos erdvės komunikacijos, aktyvaus ir pasyvaus vaizdavimo, pakraščių stebėjimo ir pan.
Fotonų skaičiavimo principas HGCDTE APD įrenginiuose
APD fotodetektoriaus įtaisai, pagrįsti HGCDTE medžiagomis, gali apimti platų bangos ilgio diapazoną, o elektronų ir skylių jonizacijos koeficientai yra labai skirtingi (žr. 1 pav. (A)). Jie turi vieno nešiklio dauginimo mechanizmą, kurio ribinės bangos ilgis yra 1,3 ~ 11 μm. Beveik nėra triukšmo pertekliaus (palyginti su SI APD prietaisų ir III-V šeimos prietaisų FIII-V ~ 4-5 FIII-V ~ 4-5 (žr. 1 pav. B)), kad signalas- FIII-V ~ 4-5), kad signalas- Įrenginių ir prietaisų santykis beveik nesumažėja padidėjus padidėjimui, o tai yra idealus infraraudonųjų spindulių„Avalanche“ fotodetektorius.
Fig. 1 (a) santykis tarp gyvsidabrio kadmio kadmio Telluride medžiagos ir X komponento poveikio jonizacijos koeficiento santykio; b) APD prietaisų perteklinio triukšmo faktoriaus F palyginimas su skirtingomis medžiagų sistemomis
Fotonų skaičiavimo technologija yra nauja technologija, galinti skaitmeniniu būdu išgauti optinius signalus iš šiluminio triukšmo, išskiriant fotoelektrono impulsus, kuriuos sukuria afotodetektoriusGavęs vieną fotoną. Kadangi silpno apšvietimo signalas yra labiau išsklaidytas laiko srityje, detektoriaus elektros signalo išvestis taip pat yra natūralus ir diskretiškas. Remiantis šia silpnos šviesos savybėmis, impulsų amplifikacija, impulsų diskriminacija ir skaitmeninio skaičiavimo būdai paprastai naudojami norint aptikti ypač silpną šviesą. Šiuolaikinė fotonų skaičiavimo technologija turi daug privalumų, tokių kaip didelis signalo ir triukšmo santykis, didelė diskriminacija, didelis matavimo tikslumas, geras anti-driftas, geras laiko stabilumas ir gali išvesti duomenis kompiuteriui kaip skaitmeninio signalo forma tolesnei analizei. ir apdorojimas, kuris neprilygsta kitais aptikimo metodais. Šiuo metu fotonų skaičiavimo sistema buvo plačiai naudojama pramoninių matavimų ir mažai aptikimo aptikimo srityje, pavyzdžiui, netiesinė optika, molekulinė biologija, ypač aukštos skiriamosios gebos spektroskopija, astronominė fotometrija, atmosferos taršos matavimas ir kt. į silpnų šviesos signalų įsigijimą ir aptikimą. „Mercury Cadmio Telluride Avalanche“ fotodetektorius beveik neturi triukšmo perteklinio, nes padidėja padidėjimas, signalo ir triukšmo santykis nesumažo, o negyvojo laiko ir po impulsų apribojimų, susijusių su „Geiger“ avina prietaisais, kuris labai tinka Fotonų skaičiavimo pritaikymas ir yra svarbi fotonų skaičiavimo įrenginių vystymosi kryptis ateityje.
Pašto laikas: 2012 m. Sausio 14 d