Ներածություն, ֆոտոնների հաշվարկման տիպի գծային ձնահոսքի ֆոտոդետեկտոր

Ներածություն, ֆոտոնների հաշվարկման տեսակգծային ձնահոսքի լուսադետեկտոր

Ֆոտոնների հաշվարկման տեխնոլոգիան կարող է լիովին ուժեղացնել ֆոտոնային ազդանշանը՝ հաղթահարելու էլեկտրոնային սարքերի ընթերցման աղմուկը, և գրանցել դետեկտորի կողմից որոշակի ժամանակահատվածում արտանետվող ֆոտոնների քանակը՝ օգտագործելով դետեկտորի ելքային էլեկտրական ազդանշանի բնական դիսկրետ բնութագրերը թույլ լույսի ճառագայթման տակ, և հաշվարկել չափված թիրախի տեղեկատվությունը ֆոտոնաչափի արժեքի համաձայն։ Ծայրահեղ թույլ լույսի հայտնաբերում իրականացնելու համար տարբեր երկրներում ուսումնասիրվել են ֆոտոնների հայտնաբերման հնարավորություն ունեցող բազմաթիվ տարբեր տեսակի սարքեր։ Պինդ մարմնի ձնահոսքի ֆոտոդիոդ (APD լուսադետեկտոր) սարք է, որն օգտագործում է ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը՝ լուսային ազդանշանները հայտնաբերելու համար: Վակուումային սարքերի համեմատ, պինդ վիճակում գտնվող սարքերն ունեն ակնհայտ առավելություններ արձագանքման արագության, մթության հաշվարկի, էներգիայի սպառման, ծավալի և մագնիսական դաշտի զգայունության և այլնի առումով: Գիտնականները հետազոտություններ են իրականացրել պինդ վիճակում գտնվող APD ֆոտոնների հաշվարկման պատկերման տեխնոլոգիայի հիման վրա:

APD լուսադետեկտոր սարքԳեյգերի ռեժիմի (GM) և գծային ռեժիմի (LM) երկու աշխատանքային ռեժիմներով, ներկայիս APD ֆոտոնների հաշվարկման պատկերման տեխնոլոգիան հիմնականում օգտագործում է Գեյգերի ռեժիմի APD սարքը: Գեյգերի ռեժիմի APD սարքերը ունեն բարձր զգայունություն մեկ ֆոտոնի մակարդակում և տասնյակ նանովայրկյանների բարձր արձագանքման արագություն՝ բարձր ժամանակային ճշգրտություն ստանալու համար: Այնուամենայնիվ, Գեյգերի ռեժիմի APD-ն ունի որոշ խնդիրներ, ինչպիսիք են դետեկտորի մեռած ժամանակը, ցածր հայտնաբերման արդյունավետությունը, մեծ օպտիկական խաչբառ և ցածր տարածական լուծաչափ, ուստի դժվար է օպտիմալացնել բարձր հայտնաբերման մակարդակի և ցածր կեղծ տագնապի մակարդակի միջև հակասությունը: Գրեթե անաղմուկ բարձր ուժեղացմամբ HgCdTe APD սարքերի վրա հիմնված ֆոտոնային հաշվիչները գործում են գծային ռեժիմով, չունեն մեռած ժամանակի և խաչաձևության սահմանափակումներ, չունեն Գեյգերի ռեժիմի հետ կապված հետիմպուլսային, չեն պահանջում մարման շղթաներ, ունեն գերբարձր դինամիկ տիրույթ, լայն և կարգավորելի սպեկտրալ արձագանքման տիրույթ և կարող են անկախ օպտիմալացվել հայտնաբերման արդյունավետության և կեղծ հաշվարկի մակարդակի համար: Այն բացում է ինֆրակարմիր ֆոտոնների հաշվարկման պատկերման նոր կիրառման ոլորտ, ֆոտոնների հաշվարկման սարքերի զարգացման կարևոր ուղղություն է և ունի լայն կիրառման հեռանկարներ աստղագիտական ​​դիտարկումների, ազատ տարածության հաղորդակցության, ակտիվ և պասիվ պատկերման, եզրերի հետևման և այլնի մեջ։

HgCdTe APD սարքերում ֆոտոնների հաշվարկման սկզբունքը

HgCdTe նյութերի վրա հիմնված APD լուսադետեկտորային սարքերը կարող են ընդգրկել ալիքի երկարությունների լայն շրջանակ, և էլեկտրոնների և անցքերի իոնացման գործակիցները շատ տարբեր են (տե՛ս նկար 1 (ա)): Դրանք ցուցաբերում են մեկ կրիչի բազմապատկման մեխանիզմ 1.3~11 մկմ սահմանային ալիքի երկարության սահմաններում: Գրեթե ավելորդ աղմուկ չկա (համեմատած Si APD սարքերի ավելորդ աղմուկի գործակցի FSi~2-3 և III-V ընտանիքի սարքերի FIII-V~4-5-ի հետ (տե՛ս նկար 1 (բ)), այնպես որ սարքերի ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը գրեթե չի նվազում ուժեղացման աճի հետ մեկտեղ, ինչը իդեալական ինֆրակարմիր է:ձնահոսքի լուսադետեկտոր.

ՆԿ. 1 (ա) Սնդիկի կադմիումի տելուրիդի նյութի հարվածային իոնացման գործակցի հարաբերակցության և Cd-ի x բաղադրիչի միջև եղած կապը։ (բ) APD սարքերի ավելորդ աղմուկի գործակցի F-ի համեմատությունը տարբեր նյութական համակարգերի հետ։

Ֆոտոնների հաշվարկման տեխնոլոգիան նոր տեխնոլոգիա է, որը կարող է թվային կերպով արդյունահանել օպտիկական ազդանշանները ջերմային աղմուկից՝ լուծելով ա-ի կողմից առաջացած ֆոտոէլեկտրոնային իմպուլսները։լուսադետեկտորմեկ ֆոտոն ստանալուց հետո: Քանի որ թույլ լույսի ազդանշանն ավելի շատ է ցրված ժամանակային տիրույթում, դետեկտորի կողմից արտածվող էլեկտրական ազդանշանը նույնպես բնական և դիսկրետ է: Թույլ լույսի այս բնութագրի համաձայն, չափազանց թույլ լույսը հայտնաբերելու համար սովորաբար օգտագործվում են իմպուլսային ուժեղացում, իմպուլսային տարբերակում և թվային հաշվարկման տեխնիկա: Ժամանակակից ֆոտոնների հաշվարկման տեխնոլոգիան ունի բազմաթիվ առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը, բարձր տարբերակումը, չափման բարձր ճշգրտությունը, լավ հակադրեյֆինգը, լավ ժամանակային կայունությունը և կարող է տվյալներ արտածել համակարգչին թվային ազդանշանի տեսքով՝ հետագա վերլուծության և մշակման համար, որը չի կարող համեմատվել այլ հայտնաբերման մեթոդների հետ: Ներկայումս ֆոտոնների հաշվարկման համակարգը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերական չափման և թույլ լույսի հայտնաբերման ոլորտում, ինչպիսիք են ոչ գծային օպտիկան, մոլեկուլային կենսաբանությունը, գերբարձր լուծաչափի սպեկտրոսկոպիան, աստղագիտական ​​ֆոտոմետրիան, մթնոլորտային աղտոտվածության չափումը և այլն, որոնք կապված են թույլ լույսի ազդանշանների ձեռքբերման և հայտնաբերման հետ: Սնդիկի-կադմիումի տելուրիդային ձնահոսքի ֆոտոդետեկտորը գրեթե ավելորդ աղմուկ չունի, ուժեղացման մեծացմանը զուգընթաց ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը չի նվազում, և Գեյգերի ձնահոսքի սարքերի հետ կապված մեռյալ ժամանակի և հետիմպուլսային սահմանափակում չկա, ինչը շատ հարմար է ֆոտոնների հաշվարկման մեջ կիրառման համար և ապագայում ֆոտոնների հաշվարկման սարքերի զարգացման կարևոր ուղղություն է։