Giriş, foton sayma növüxətti uçqun fotodetektoru
Foton sayma texnologiyası elektron cihazların oxuma səs-küyünü aradan qaldırmaq üçün foton siqnalını tam şəkildə gücləndirə bilər 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 bilər və ölçülən hədəfin məlumatlarını foton sayğacının dəyərinə görə hesablaya bilər. Son dərəcə zəif işıq aşkarlamasını həyata keçirmək üçün müxtəlif ölkələrdə foton aşkarlama qabiliyyətinə malik bir çox müxtəlif növ cihazlar öyrənilmişdir. Bərk vəziyyətdə uçqun fotodiodu (APD fotodetektoru) işıq siqnallarını aşkar etmək üçün daxili fotoelektrik effektdən istifadə edən bir cihazdır. Vakuum cihazları ilə müqayisədə bərk cisimli cihazlar cavab sürəti, qaranlıq sayı, enerji istehlakı, həcm və maqnit sahəsi həssaslığı və s. kimi sahələrdə aşkar üstünlüklərə malikdir. Alimlər bərk cisimli APD foton sayma görüntüləmə texnologiyasına əsaslanaraq tədqiqatlar aparıblar.
APD fotodetektor cihazıGeiger rejimi (GM) və xətti rejim (LM) iki iş rejiminə malikdir, mövcud APD foton sayma görüntüləmə texnologiyası əsasən Geiger rejimi APD cihazından istifadə edir. Geiger rejimi APD cihazları tək foton səviyyəsində yüksək həssaslığa və yüksək zaman dəqiqliyi əldə etmək üçün onlarla nanosaniyə yüksək cavab sürətinə malikdir. Bununla belə, Geiger rejimi APD detektorun ölü vaxtı, aşağı aşkarlama səmərəliliyi, böyük optik krossvord və aşağı məkan qətnaməsi kimi bəzi problemlərə malikdir, buna görə də yüksək aşkarlama sürəti ilə aşağı yalançı siqnalizasiya sürəti arasındakı ziddiyyəti optimallaşdırmaq çətindir. Yaxın səs-küysüz yüksək qazanclı HgCdTe APD cihazlarına əsaslanan foton sayğacları xətti rejimdə işləyir, ölü vaxt və çarpaz danışıq məhdudiyyətləri yoxdur, Geiger rejimi ilə əlaqəli post-impuls yoxdur, söndürmə dövrələri tələb etmir, ultra yüksək dinamik diapazona, geniş və tənzimlənən spektral cavab diapazonuna malikdir və aşkarlama səmərəliliyi və yalançı sayma sürəti üçün müstəqil olaraq optimallaşdırıla bilər. Bu, infraqırmızı foton sayma görüntüləməsinin yeni bir tətbiq sahəsini açır, foton sayma cihazlarının mühüm inkişaf istiqamətidir və astronomik müşahidə, sərbəst kosmik rabitə, aktiv və passiv görüntüləmə, kənar izləmə və s. sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir.
HgCdTe APD cihazlarında foton sayma prinsipi
HgCdTe materiallarına əsaslanan APD fotodetektor cihazları geniş dalğa uzunluqlarını əhatə edə bilər və elektronların və dəliklərin ionlaşma əmsalları çox fərqlidir (Şəkil 1 (a)-ya baxın). Onlar 1,3 ~ 11 µm kəsmə dalğa uzunluğunda tək daşıyıcı vurma mexanizmi nümayiş etdirirlər. Demək olar ki, artıq səs-küy yoxdur (Si APD cihazlarının artıq səs-küy əmsalı FSi~2-3 və III-V ailə cihazlarının FIII-V~4-5 ilə müqayisədə (Şəkil 1 (b)-yə baxın), beləliklə cihazların siqnal-səs-küy nisbəti qazancın artması ilə demək olar ki, azalmır ki, bu da ideal infraqırmızıdır.uçqun fotodetektoru.
ŞƏKİL 1 (a) Civə kadmium tellurid materialının təsir ionlaşma əmsalı nisbəti ilə Cd-nin x komponenti arasındakı əlaqə; (b) Müxtəlif material sistemləri ilə APD cihazlarının artıq səs-küy əmsalı F-nin müqayisəsi
Foton sayma texnologiyası, a tərəfindən yaradılan fotoelektron impulslarını həll etməklə istilik səs-küyündən optik siqnalları rəqəmsal şəkildə çıxara bilən yeni bir texnologiyadır.fotodetektortək bir foton qəbul etdikdən sonra. Zəif işıq siqnalı zaman sahəsində daha çox dağınıq olduğundan, detektor tərəfindən çıxan elektrik siqnalı da təbii və diskretdir. Zəif işığın bu xüsusiyyətinə görə, son dərəcə zəif işığı aşkar etmək üçün adətən impuls gücləndirməsi, impuls ayırd etmə və rəqəmsal sayma üsullarından istifadə olunur. Müasir foton sayma texnologiyasının yüksək siqnal-səs-küy nisbəti, yüksək ayırd etmə, yüksək ölçmə dəqiqliyi, yaxşı sürüşməyə qarşı müqavimət, yaxşı zaman sabitliyi kimi bir çox üstünlükləri var və digər aşkarlama metodları ilə müqayisə olunmayan sonrakı təhlil və emal üçün məlumatları kompüterə rəqəmsal siqnal şəklində çıxara bilər. Hazırda foton sayma sistemi qeyri-xətti optika, molekulyar biologiya, ultra yüksək qətnaməli spektroskopiya, astronomik fotometriya, atmosfer çirklənməsinin ölçülməsi və s. kimi sənaye ölçmə və aşağı işıq aşkarlama sahəsində geniş istifadə olunur ki, bu da zəif işıq siqnallarının əldə edilməsi və aşkarlanması ilə əlaqədardır. Civə kadmium tellurid uçqun fotodetektorunda, qazanc artdıqca, siqnal-səs-küy nisbəti azalmadığı üçün demək olar ki, artıq səs-küy yoxdur və Geiger uçqun cihazları ilə əlaqəli ölü vaxt və impuls sonrası məhdudiyyət yoxdur ki, bu da foton saymada tətbiq üçün çox uyğundur və gələcəkdə foton sayma cihazlarının vacib inkişaf istiqamətidir.
Yazı vaxtı: 14 Yanvar 2025