Giriş, foton sayma növüxətti uçqun fotodetektoru
Foton sayma texnologiyası elektron cihazların oxunuş səs-küyünü aradan qaldırmaq üçün foton siqnalını tam gücləndirə və zəif işıq şüalanması altında detektorun çıxış elektrik siqnalının təbii diskret xüsusiyyətlərindən istifadə edərək müəyyən bir müddət ərzində detektor tərəfindən çıxan fotonların sayını qeyd edə və foton sayğacının dəyərinə uyğun olaraq ölçülmüş hədəfin məlumatını hesablaya bilər. Çox zəif işığın aşkarlanmasını həyata keçirmək üçün müxtəlif ölkələrdə foton aşkarlama qabiliyyətinə malik bir çox müxtəlif növ alətlər tədqiq edilmişdir. Möhkəm hallı uçqun fotodiodu (APD fotodetektoru) işıq siqnallarını aşkar etmək üçün daxili fotoelektrik effektdən istifadə edən cihazdır. Vakuum cihazları ilə müqayisədə bərk cisim cihazları cavab sürəti, qaranlıq sayma, enerji istehlakı, həcm və maqnit sahəsinin həssaslığı və s. kimi açıq üstünlüklərə malikdir. Alimlər bərk cisim APD foton hesablama təsviri texnologiyasına əsaslanan tədqiqatlar aparıblar.
APD fotodetektor cihazıGeiger rejimi (GM) və xətti rejim (LM) iki iş rejiminə malikdir, cari APD foton hesablama təsviri texnologiyası əsasən Geiger rejimi APD cihazından istifadə edir. Geiger rejimli APD cihazları tək foton səviyyəsində yüksək həssaslığa və yüksək vaxt dəqiqliyi əldə etmək üçün onlarla nanosaniyəlik yüksək reaksiya sürətinə malikdir. Bununla belə, Geiger rejimi APD-də detektorun ölü vaxtı, aşağı aşkarlama səmərəliliyi, böyük optik krossvord və aşağı məkan ayırdetmə qabiliyyəti kimi bəzi problemlər var, ona görə də yüksək aşkarlama dərəcəsi ilə aşağı yalançı həyəcan dərəcəsi arasındakı ziddiyyəti optimallaşdırmaq çətindir. Təxminən səs-küysüz yüksək qazanclı HgCdTe APD cihazlarına əsaslanan foton sayğacları xətti rejimdə işləyir, ölü vaxt və çarpışma məhdudiyyətləri yoxdur, Geiger rejimi ilə əlaqəli post-pulse yoxdur, söndürmə sxemləri tələb etmir, ultra yüksək dinamik diapazona, geniş və tənzimlənə bilən spektral reaksiya diapazonuna malikdir və hesablamanın effektivliyi və yanlışlıq üçün müstəqil olaraq optimallaşdırıla bilər. O, infraqırmızı foton hesablama təsvirinin yeni tətbiq sahəsini açır, foton sayma cihazlarının mühüm inkişaf istiqamətidir və astronomik müşahidə, boş kosmik əlaqə, aktiv və passiv təsvir, saçaqların izlənməsi və s. sahələrində geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir.
HgCdTe APD cihazlarında fotonların sayılması prinsipi
HgCdTe materiallarına əsaslanan APD fotodetektor cihazları geniş dalğa uzunluqlarını əhatə edə bilər və elektronların və dəliklərin ionlaşma əmsalları çox fərqlidir (bax Şəkil 1 (a)). Onlar 1,3~11 µm kəsik dalğa uzunluğu daxilində tək daşıyıcı çoxalma mexanizmi nümayiş etdirirlər. Həddindən artıq səs-küy demək olar ki, yoxdur (Si APD cihazlarının həddindən artıq səs-küy faktoru FSi~2-3 və III-V ailə cihazlarının FIII-V~4-5 ilə müqayisədə (bax Şəkil 1 (b)), beləliklə cihazların siqnal-küy nisbəti qazancın artması ilə demək olar ki, aşağı düşmür, bu ideal infraqırmızıdır.uçqun fotodetektoru.
ŞEK. 1 (a) Cd-nin x komponenti ilə civə kadmium tellurid materialının təsir ionlaşma əmsalı nisbəti arasında əlaqə; (b) Müxtəlif material sistemləri ilə APD cihazlarının izafi səs-küy faktoru F-nin müqayisəsi
Foton sayma texnologiyası, fotoelektron impulsları həll etməklə termal səs-küydən optik siqnalları rəqəmsal olaraq çıxara bilən yeni texnologiyadır.fotodetektortək bir fotonu aldıqdan sonra. Zəif işıq siqnalı zaman zonasında daha çox dağıldığı üçün detektorun elektrik siqnalı çıxışı da təbii və diskret olur. Zəif işığın bu xarakteristikasına görə, həddindən artıq zəif işığı aşkar etmək üçün adətən nəbz gücləndirmə, nəbz ayrı-seçkiliyi və rəqəmsal sayma üsullarından istifadə edilir. Müasir foton sayma texnologiyası yüksək siqnal-küy nisbəti, yüksək ayrı-seçkilik, yüksək ölçmə dəqiqliyi, yaxşı sürüşmə əleyhinə, yaxşı vaxt sabitliyi kimi bir çox üstünlüklərə malikdir və məlumatları sonrakı analiz və emal üçün rəqəmsal siqnal şəklində kompüterə çıxara bilər ki, bu da digər aşkarlama üsulları ilə müqayisə olunmur. Hazırda foton sayma sistemi zəif işıq siqnallarının alınması və aşkarlanması ilə bağlı olan qeyri-xətti optika, molekulyar biologiya, ultra yüksək ayırdetməli spektroskopiya, astronomik fotometriya, atmosferin çirklənməsinin ölçülməsi və s. kimi sənaye ölçüləri və zəif işığın aşkarlanması sahəsində geniş istifadə olunur. Civə kadmium tellurid uçqun fotodetektorunda demək olar ki, artıq səs-küy yoxdur, çünki qazanc artdıqca siqnal-səs nisbəti pozulmur və Geiger uçqun cihazları ilə bağlı heç bir ölü vaxt və nəbzdən sonrakı məhdudiyyət yoxdur ki, bu da foton hesablanmasında tətbiqi üçün çox uyğundur və gələcəkdə foton sayma cihazlarının mühüm inkişaf istiqamətidir.
Göndərmə vaxtı: 14 yanvar 2025-ci il