Pambuka, jinis cacah fotonfotodetektor longsor linier
Teknologi pangitung foton bisa nguatake sinyal foton kanthi lengkap kanggo ngatasi gangguan maca piranti elektronik, lan ngrekam jumlah foton sing metu saka detektor sajrone wektu tartamtu kanthi nggunakake karakteristik diskrit alami saka sinyal listrik metu saka detektor ing sangisore iradiasi cahya sing ringkih, lan ngetung informasi target sing diukur miturut nilai meter foton. Kanggo nggayuh deteksi cahya sing ringkih banget, akeh jinis instrumen kanthi kemampuan deteksi foton wis ditliti ing macem-macem negara. Fotodioda longsoran kahanan padat (Fotodetektor APD) yaiku piranti sing nggunakake efek fotolistrik internal kanggo ndeteksi sinyal cahya. Dibandhingake karo piranti vakum, piranti solid-state nduweni kaluwihan sing jelas ing kecepatan respon, cacah peteng, konsumsi daya, volume lan sensitivitas medan magnet, lan liya-liyane. Para ilmuwan wis nindakake riset adhedhasar teknologi pencitraan cacah foton APD solid-state.
Piranti fotodetektor APDMode Geiger (GM) lan mode linier (LM) nduweni rong mode kerja, teknologi pencitraan penghitungan foton APD saiki utamane nggunakake piranti APD mode Geiger. Piranti APD mode Geiger nduweni sensitivitas dhuwur ing tingkat foton tunggal lan kecepatan respon dhuwur puluhan nanodetik kanggo entuk akurasi wektu sing dhuwur. Nanging, APD mode Geiger nduweni sawetara masalah kayata wektu mati detektor, efisiensi deteksi sing kurang, teka-teki silang optik gedhe lan resolusi spasial sing kurang, saengga angel ngoptimalake kontradiksi antarane tingkat deteksi sing dhuwur lan tingkat alarm palsu sing kurang. Penghitung foton adhedhasar piranti APD HgCdTe gain dhuwur sing meh ora ana swara beroperasi ing mode linier, ora duwe watesan wektu mati lan crosstalk, ora duwe pulsa pasca sing ana gandhengane karo mode Geiger, ora mbutuhake sirkuit quench, duwe rentang dinamis ultra-dhuwur, rentang respon spektral sing amba lan bisa disetel, lan bisa dioptimalake kanthi mandiri kanggo efisiensi deteksi lan tingkat penghitungan palsu. Iki mbukak lapangan aplikasi anyar saka pencitraan penghitungan foton inframerah, minangka arah pangembangan penting saka piranti penghitungan foton, lan nduweni prospek aplikasi sing amba ing observasi astronomi, komunikasi ruang bebas, pencitraan aktif lan pasif, pelacakan pinggiran lan liya-liyane.
Prinsip ngetung foton ing piranti APD HgCdTe
Piranti fotodetektor APD adhedhasar bahan HgCdTe bisa nutupi macem-macem dawa gelombang, lan koefisien ionisasi elektron lan bolongan beda banget (waca Gambar 1 (a)). Piranti kasebut nuduhake mekanisme perkalian pembawa tunggal ing dawa gelombang cut-off 1,3 ~ 11 µm. Meh ora ana gangguan sing berlebihan (dibandhingake karo faktor gangguan sing berlebihan FSi ~ 2-3 saka piranti Si APD lan FIII-V ~ 4-5 saka piranti kulawarga III-V (waca Gambar 1 (b)), saengga rasio sinyal-kanggo-gangguan piranti kasebut meh ora mudhun kanthi kenaikan gain, sing minangka inframerah sing ideal.fotodetektor longsor.
Gambar 1 (a) Hubungan antarane rasio koefisien ionisasi dampak bahan merkuri kadmium telluride lan komponen x saka Cd; (b) Perbandingan faktor gangguan kelebihan F saka piranti APD karo sistem bahan sing beda-beda
Teknologi penghitungan foton minangka teknologi anyar sing bisa ngekstrak sinyal optik saka gangguan termal kanthi digital kanthi ngrampungake pulsa fotoelektron sing diasilake deningfotodetektorsawise nampa siji foton. Amarga sinyal cahya remang luwih kasebar ing domain wektu, output sinyal listrik dening detektor uga alami lan diskrit. Miturut karakteristik cahya sing ringkih iki, amplifikasi pulsa, diskriminasi pulsa lan teknik penghitungan digital biasane digunakake kanggo ndeteksi cahya sing ringkih banget. Teknologi penghitungan foton modern nduweni akeh kaluwihan, kayata rasio sinyal-kanggo-noise sing dhuwur, diskriminasi sing dhuwur, akurasi pangukuran sing dhuwur, anti-drift sing apik, stabilitas wektu sing apik, lan bisa ngasilake data menyang komputer ing wangun sinyal digital kanggo analisis lan pangolahan sabanjure, sing ora ana tandhingane karo metode deteksi liyane. Saiki, sistem penghitungan foton wis digunakake sacara wiyar ing bidang pangukuran industri lan deteksi cahya remang, kayata optik nonlinier, biologi molekuler, spektroskopi resolusi ultra-dhuwur, fotometri astronomi, pangukuran polusi atmosfer, lan liya-liyane, sing ana gandhengane karo akuisisi lan deteksi sinyal cahya sing ringkih. Fotodetektor longsoran merkuri kadmium telluride meh ora duwe gangguan sing berlebihan, nalika gain mundhak, rasio signal-to-noise ora bosok, lan ora ana wektu mati lan watesan pasca-pulsa sing ana gandhengane karo piranti longsoran Geiger, sing cocog banget kanggo aplikasi ing penghitungan foton, lan minangka arah pangembangan penting piranti penghitungan foton ing mangsa ngarep.
Wektu kiriman: 14 Januari 2025