Ներածություն, ֆոտոնների հաշվման տիպի գծային ավալանշ ֆոտոդետեկտոր

Ներածություն, ֆոտոնների հաշվման տեսակգծային ավալանշ ֆոտոդետեկտոր

Ֆոտոնների հաշվման տեխնոլոգիան կարող է ամբողջությամբ ուժեղացնել ֆոտոնային ազդանշանը՝ հաղթահարելու էլեկտրոնային սարքերի ընթերցման աղմուկը և գրանցել դետեկտորի կողմից ելքային ֆոտոնների քանակը որոշակի ժամանակահատվածում՝ օգտագործելով դետեկտորի ելքային էլեկտրական ազդանշանի բնական դիսկրետ բնութագրերը թույլ լույսի ճառագայթման տակ։ , և հաշվարկել չափված թիրախի տեղեկատվությունը ըստ ֆոտոնաչափի արժեքի։ Չափազանց թույլ լույսի հայտնաբերումն իրականացնելու համար տարբեր երկրներում ուսումնասիրվել են ֆոտոնների հայտնաբերման կարողությամբ բազմաթիվ տարբեր տեսակի գործիքներ: Կոշտ վիճակի ավալանշ ֆոտոդիոդ (APD ֆոտոդետեկտոր) սարք է, որն օգտագործում է ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը՝ լուսային ազդանշանները հայտնաբերելու համար։ Վակուումային սարքերի համեմատ՝ պինդ վիճակում գտնվող սարքերն ակնհայտ առավելություններ ունեն արձագանքման արագության, մութ քանակի, էներգիայի սպառման, ծավալի և մագնիսական դաշտի զգայունության և այլնի առումով: Գիտնականները հետազոտություններ են իրականացրել՝ հիմնված պինդ վիճակի APD ֆոտոնների հաշվման տեխնոլոգիայի վրա:

APD ֆոտոդետեկտոր սարքունի Geiger ռեժիմ (GM) և գծային ռեժիմ (LM) երկու աշխատանքային ռեժիմ, ներկայիս APD ֆոտոնների հաշվարկման տեխնոլոգիան հիմնականում օգտագործում է Geiger ռեժիմի APD սարքը: Geiger ռեժիմի APD սարքերն ունեն բարձր զգայունություն մեկ ֆոտոնի մակարդակում և բարձր արձագանքման արագություն՝ տասնյակ նանվայրկյան՝ բարձր ժամանակի ճշգրտություն ստանալու համար: Այնուամենայնիվ, Geiger ռեժիմի APD-ն ունի որոշ խնդիրներ, ինչպիսիք են դետեկտորի մեռած ժամանակը, ցածր հայտնաբերման արդյունավետությունը, մեծ օպտիկական խաչբառը և ցածր տարածական լուծումը, ուստի դժվար է օպտիմալացնել հակասությունը բարձր հայտնաբերման արագության և կեղծ ահազանգի ցածր արագության միջև: Ֆոտոնային հաշվիչները, որոնք հիմնված են գրեթե անխռով բարձր շահույթով HgCdTe APD սարքերի վրա, գործում են գծային ռեժիմով, չունեն մեռած ժամանակի և խոսակցության սահմանափակումներ, չունեն հետիմպուլս կապված Գայգերի ռեժիմի հետ, չեն պահանջում մարման սխեմաներ, ունեն գերբարձր դինամիկ տիրույթ, լայն և կարգավորելի սպեկտրալ արձագանքման տիրույթ, և կարող է ինքնուրույն օպտիմիզացվել հայտնաբերման արդյունավետության և կեղծ հաշվարկի արագության համար: Այն բացում է ինֆրակարմիր ֆոտոնների հաշվարկման նոր կիրառական դաշտ, հանդիսանում է ֆոտոնհաշվիչ սարքերի զարգացման կարևոր ուղղություն և ունի լայն կիրառման հեռանկարներ աստղագիտական ​​դիտարկման, ազատ տարածության հաղորդակցության, ակտիվ և պասիվ պատկերների, եզրագծերի հետագծման և այլնի մեջ:

Ֆոտոնների հաշվման սկզբունքը HgCdTe APD սարքերում

HgCdTe նյութերի վրա հիմնված APD ֆոտոդետեկտոր սարքերը կարող են ընդգրկել ալիքի երկարությունների լայն շրջանակ, և էլեկտրոնների և անցքերի իոնացման գործակիցները շատ տարբեր են (տես Նկար 1 (ա)): Նրանք ցուցադրում են մեկ կրիչի բազմապատկման մեխանիզմ 1,3-11 մկմ կտրված ալիքի երկարությամբ: Ավելորդ աղմուկ գրեթե չկա (համեմատած Si APD սարքերի FSi~2-3 և III-V ընտանիքի սարքերի FIII-V~4-5 աղմուկի ավելցուկային գործոնի հետ (տես Նկար 1 (բ)), այնպես որ ազդանշանը Սարքերի աղմուկի հարաբերակցությունը գրեթե չի նվազում օգուտի ավելացման հետ, ինչը իդեալական ինֆրակարմիր էավալանշ ֆոտոդետեկտոր.

ՆԿԱՐ. 1 (ա) սնդիկի կադմիումի տելուրիդ նյութի ազդեցության իոնացման գործակցի հարաբերակցության և Cd-ի x բաղադրիչի հարաբերությունը. բ) APD սարքերի ավելցուկային աղմուկի գործակից F-ի համեմատությունը տարբեր նյութական համակարգերի հետ

Ֆոտոնների հաշվման տեխնոլոգիան նոր տեխնոլոգիա է, որը կարող է թվային կերպով հանել օպտիկական ազդանշանները ջերմային աղմուկից՝ լուծելով ֆոտոէլեկտրոնային իմպուլսները, որոնք առաջանում ենֆոտոդետեկտորմեկ ֆոտոն ստանալուց հետո: Քանի որ ցածր լույսի ազդանշանն ավելի ցրված է ժամանակի տիրույթում, դետեկտորի կողմից էլեկտրական ազդանշանի ելքը նույնպես բնական է և դիսկրետ: Համաձայն թույլ լույսի այս հատկանիշի՝ զարկերակային ուժեղացում, զարկերակային տարբերակում և թվային հաշվառման մեթոդներ սովորաբար օգտագործվում են ծայրահեղ թույլ լույսը հայտնաբերելու համար: Ֆոտոնների հաշվման ժամանակակից տեխնոլոգիան ունի բազմաթիվ առավելություններ, ինչպիսիք են՝ ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը, բարձր դիսկրիմինացիան, չափման բարձր ճշգրտությունը, լավ հակադրեյֆը, լավ ժամանակի կայունությունը և կարող է տվյալներ ուղարկել համակարգչին թվային ազդանշանի տեսքով՝ հետագա վերլուծության համար։ և մշակումը, որը չի համընկնում հայտնաբերման այլ մեթոդների հետ: Ներկայումս ֆոտոնների հաշվման համակարգը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերական չափումների և ցածր լույսի հայտնաբերման ոլորտում, ինչպիսիք են ոչ գծային օպտիկա, մոլեկուլային կենսաբանություն, գերբարձր լուծաչափի սպեկտրոսկոպիա, աստղագիտական ​​ֆոտոմետրիա, մթնոլորտի աղտոտվածության չափում և այլն, որոնք կապված են: թույլ լուսային ազդանշանների ձեռքբերման և հայտնաբերման համար: Սնդիկի կադմիումի տելուրիդի ավալանշ ֆոտոդետեկտորը գրեթե չունի ավելորդ աղմուկ, քանի որ ավելանում է, ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը չի քայքայվում, և չկա մեռած ժամանակի և հետզարկերակային սահմանափակում՝ կապված Geiger ավալանշ սարքերի հետ, ինչը շատ հարմար է կիրառություն ֆոտոնների հաշվման մեջ և ապագայում ֆոտոնների հաշվիչ սարքերի զարգացման կարևոր ուղղություն է: