Киришүү, фотондорду эсептөө түрүсызыктуу кар көчкү фотодетектору
Фотонду эсептөө технологиясы электрондук шаймандардын окуу ызы-чуусун жеңүү үчүн фотон сигналын толугу менен күчөтүп, алсыз жарыктын нурлануусу астында детектордун чыгыш электр сигналынын табигый дискреттик мүнөздөмөлөрүн колдонуу менен белгилүү бир убакыт аралыгында детектор тарабынан чыгарылган фотондордун санын жаза алат жана өлчөнгөн максаттын маалыматын фотон өлчөгүчтүн маанисине ылайык эсептей алат. Өтө начар жарыкты аныктоону ишке ашыруу үчүн, ар кайсы өлкөлөрдө фотонду аныктоо жөндөмү бар көптөгөн түрдүү аспаптар изилденген. Катуу абалдагы көчкү фотодиоду (APD фотодетектору) жарык сигналдарын аныктоо үчүн ички фотоэффектти колдонгон түзүлүш. Вакуумдук түзүлүштөр менен салыштырганда, катуу абалдагы түзүлүштөр жооп ылдамдыгы, караңгылык саны, электр энергиясын керектөө, көлөм жана магнит талаасынын сезгичтиги ж.б. боюнча айкын артыкчылыктарга ээ. Окумуштуулар катуу абалдагы APD фотонду эсептөө сүрөттөө технологиясына негизделген изилдөөлөрдү жүргүзүштү.
APD фотодетектор аппаратыГейгер режими (GM) жана сызыктуу режими (LM) эки жумушчу режими бар, учурдагы APD фотонду эсептөө технологиясы негизинен Geiger режиминин APD аппаратын колдонот. Гейгер режиминдеги APD аппараттары бир фотондун деңгээлинде жогорку сезгичтикке жана жогорку убакыт тактыгына ээ болуу үчүн ондогон наносекунддук жогорку жооп ылдамдыгына ээ. Бирок, Гейгер режиминде APDде детектордун өлүү убактысы, аныктоонун төмөн эффективдүүлүгү, чоң оптикалык кроссворд жана мейкиндиктин төмөн резолюциясы сыяктуу көйгөйлөр бар, ошондуктан аныктоонун жогорку ылдамдыгы менен жалган сигналдын төмөн ылдамдыгы ортосундагы карама-каршылыкты оптималдаштыруу кыйын. Жакынкы ызы-чуусуз жогорку кирешелүү HgCdTe APD түзүлүштөрүнө негизделген фотон эсептегичтери сызыктуу режимде иштейт, өлүү убакыт жана кайчылаш чектөөлөр жок, Гейгер режими менен байланышкан пост-импульс жок, өчүрүү схемаларын талап кылбайт, ультра жогорку динамикалык диапазонго, кең жана жөндөлүүчү спектрдик жооп диапазонуна ээ жана эсептөөнүн натыйжалуулугун жана жалганды аныктоо үчүн өз алдынча оптималдаштырылышы мүмкүн. Бул инфракызыл фотондорду эсептөөчү сүрөттөөнүн жаңы колдонуу тармагын ачат, фотондорду эсептөөчү приборлорду өнүктүрүүнүн маанилүү багыты болуп саналат жана астрономиялык байкоодо, бош мейкиндик байланышында, активдүү жана пассивдүү сүрөттөөдө, чек араларды көзөмөлдөөдө жана башкаларда кеңири колдонуу перспективаларына ээ.
HgCdTe APD аппараттарындагы фотондорду эсептөө принциби
HgCdTe материалдарынын негизиндеги APD фотодетектордук приборлору толкун узундуктарынын кеңири диапазондорун камтый алат, электрондор менен тешиктердин иондошуу коэффициенттери өтө ар түрдүү (1(а) сүрөттү караңыз). Алар 1,3 ~ 11 микрон кесүү толкун узундугу ичинде бир ташуучу көбөйтүү механизмин көрсөтөт. Ашыкча ызы-чуу дээрлик жок (Si APD түзүлүштөрүнүн ашыкча ызы-чуу фактору FSi~2-3 жана III-V үй-бүлөлүк түзүлүштөрүнүн FIII-V~4-5 (1(б)-сүрөттү караңыз) менен салыштырганда, приборлордун сигнал-ызы-чуу катышы пайданын көбөйүшү менен дээрлик төмөндөбөйт, бул идеалдуу инфракызыл болуп саналат.кар көчкү фотодетектору.
FIG. 1 (а) сымап кадмий теллуридинин материалынын таасирлүү иондошуу коэффициентинин катышы менен Сd х компонентинин ортосундагы байланыш; (б) Ар кандай материалдык системалар менен APD түзүлүштөрүнүн ашыкча ызы-чуу факторун F салыштыруу
Фотондорду эсептөө технологиясы - бул фотоэлектрондук импульстарды чечүү аркылуу жылуулук ызы-чуусунан оптикалык сигналдарды санарип чыгаруучу жаңы технология.фотодетекторбир фотонду алгандан кийин. Аз жарык сигналы убакыт доменинде көбүрөөк дисперстүү болгондуктан, детектор тарабынан электрдик сигналдын чыгышы да табигый жана дискреттүү. Алсыз жарыктын бул өзгөчөлүгүнө ылайык, импульсту күчөтүү, импульсту дискриминациялоо жана санариптик эсептөө ыкмалары, адатта, өтө алсыз жарыкты аныктоо үчүн колдонулат. Заманбап фотондорду эсептөө технологиясы көптөгөн артыкчылыктарга ээ, мисалы, сигналдын ызы-чуунун жогорку катышы, жогорку дискриминация, өлчөө тактыгы, жакшы антидрейф, жакшы убакыт туруктуулугу жана маалыматтарды кийинки анализдөө жана кайра иштетүү үчүн санариптик сигнал түрүндө компьютерге чыгара алат, бул башка аныктоо ыкмалары менен теңдеши жок. Азыркы учурда фотонду эсептөө системасы өнөр жай өлчөө жана аз жарыкты аныктоо тармагында кеңири колдонулат, мисалы, сызыктуу эмес оптика, молекулалык биология, ультра жогорку резолюциядагы спектроскопия, астрономиялык фотометрия, атмосферанын булганышын өлчөө ж.б., алар начар жарык сигналдарын алуу жана аныктоо менен байланышкан. Сымап кадмий теллуридинин көчкү фотодетекторунун ашыкча ызы-чуусу дээрлик жок, анткени пайда көбөйгөн сайын сигналдын ызы-чуу катышы бузулбайт жана Гейгер көчкү түзүлүштөрүнө байланыштуу өлүк убакыт жана импульстен кийинки чектөө жок, бул фотондорду эсептөөдө колдонууга абдан ылайыктуу жана келечекте фотондорду эсептөө приборлорун өнүктүрүүнүн маанилүү багыты болуп саналат.
Посттун убактысы: январь-14-2025