Einführung, PhotonenzählentypLinearer Avalanche -Fotodetektor
Die Photonenzähletechnologie kann das Photonsignal vollständig amplifizieren, um das Auslesegeräusch von elektronischen Geräten zu überwinden und die Anzahl der vom Detektor ausgleichen Photonen in einem bestimmten Zeitraum zu erfassen, indem die natürlichen diskreten Merkmale des elektrischen Signals des Dehnerausgangs unter schwachem Lichtbestrahlung verwendet werden, und die Informationen des gemessenen Ziels nach dem Wert des Photonenmessers berechnen. Um eine extrem schwache Lichterkennung zu erzielen, wurden in verschiedenen Ländern viele verschiedene Arten von Instrumenten mit Photonerkennungsfähigkeit untersucht. Eine Festkörper -Avalanche -Fotodiode (APD -Fotodetektor) ist ein Gerät, das den internen photoelektrischen Effekt verwendet, um Lichtsignale zu erstellen. Im Vergleich zu Vakuumgeräten haben Solid-State-Geräte offensichtliche Vorteile bei der Reaktionsgeschwindigkeit, der Dunkelzahl, des Stromverbrauchs, des Volumens und der Magnetfeldempfindlichkeit usw. Wissenschaftler haben Forschungsarbeiten durchgeführt, die auf der Bildgebungstechnologie für Festkörper-APD-Photonen-Zähler der Photon-Zählung von Festkörperbasis basieren.
APD -FotodetektorgerätDer Geiger -Modus (GM) und den linearen Modus (LM) zwei Arbeitsmodi, wobei die aktuelle APD -Photon -Zählung Bildgebungstechnologie hauptsächlich das Geiger -Modus -APD -Gerät verwendet. Die APD -Geräte des Geiger -Modus weisen eine hohe Empfindlichkeit auf der Ebene eines einzelnen Photons und einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit von Zehn Nanosekunden auf, um eine hohe Zeitgenauigkeit zu erhalten. Der Geiger -Modus -APD hat jedoch einige Probleme wie die Totzeit, eine niedrige Erkennungseffizienz, ein großes optisches Kreuzworträtsel und eine geringe räumliche Auflösung. Daher ist es schwierig, den Widerspruch zwischen hoher Erkennungsrate und niedriger Fehlalarmrate zu optimieren. Photonen-Zähler basieren auf nahezu uneingeschränkten HGCDTE-APD-Geräten mit hohem Gewinn im linearen Modus, haben keine Zeit- und Überflüssebeschränkungen, haben keinen Nachverteidiger, der mit dem Geiger-Modus verbunden ist, erfordern keine Quench-Schaltungen, haben ultrahohe Dynamikbereiche, eine breite und einstellbare Spektralantwort-Reichweite und können unabhängig für die Nachweisseffizienz und die falsche Zählung optimiert werden. Es eröffnet ein neues Anwendungsfeld der Infrarot -Photonenzählungsbildgebung, ist eine wichtige Entwicklungsrichtung für Photonenzählgeräte und verfügt über umfassende Anwendungsaussichten für astronomische Beobachtungen, Kommunikation freier Raum, aktive und passive Bildgebung, Fransenverfolgung und so weiter.
Prinzip der Photonenzahl in HGCDTE -APD -Geräten
APD -Fotodetektorgeräte basierend auf HGCDTE -Materialien können einen weiten Bereich von Wellenlängen abdecken, und die Ionisationskoeffizienten von Elektronen und Löchern sind sehr unterschiedlich (siehe Abbildung 1 (a)). Sie weisen einen einzelnen Multiplikationsmechanismus in der Grenzwellenlänge von 1,3 ~ 11 µm auf. Es gibt fast kein überschüssiges Rauschen (im Vergleich zu dem überschüssigen Rauschfaktor FSI ~ 2-3 von Si-APD-Geräten und FIII-V ~ 4-5 von III-V-Familiengeräten (siehe Abbildung 1 (b)), so dass das Signal-zu-Noise-Verhältnis der Geräte mit zunehmendem Gewinn fast nicht abnimmt, was ein idealer Infrarot ist, was ein idealer Infrarot ist, was ein idealer Infrarot ist, was ein ideales Infrarot istAvalanche -Fotodetektor.
FEIGE. 1 (a) Beziehung zwischen dem Impact -Ionisationskoeffizientenverhältnis des Quecksilber -Cadmium -Telluridmaterials und der Komponente X von CD; (b) Vergleich des überschüssigen Rauschfaktors F von APD -Geräten mit unterschiedlichen Materialsystemen
Die Photonenzählertechnologie ist eine neue Technologie, die optische Signale aus thermischem Rauschen digital extrahieren kann, indem die von a erzeugten Photoelektronenimpulse gelöst werdenFotodetektorNach Erhalt eines einzelnen Photons. Da das schlechte Lichtsignal in der Zeitdomäne stärker dispergiert ist, ist der elektrische Signalausgang durch den Detektor auch natürlich und diskret. Nach diesem Merkmal schwacher Licht werden die Impulsverstärkung, die Impulsunterscheidung und die digitalen Zählungstechniken normalerweise verwendet, um extrem schwaches Licht zu erkennen. Die moderne Photonenzählertechnologie hat viele Vorteile, wie z. B. ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, eine hohe Diskriminierung, eine hohe Messgenauigkeit, ein gutes Anti-Drift, eine gute Zeitstabilität und kann Daten in Form eines digitalen Signals für die nachfolgende Analyse und Verarbeitung an den Computer ausgeben, das von anderen Erkennungsmethoden unvergleichlich ist. Gegenwärtig wurde das Photonenzählungssystem im Bereich der industriellen Messung und des Nachweiss mit schlechten Lichtverhältnissen wie nichtlineare Optik, molekulare Biologie, Spektroskopie mit Ultra-Hoch-Auflösungen, astronomische Photometrie, atmosphärische Verschmutzungsmessung usw. verwendet, die mit dem Erwerb und der Erkennung von schwachen Lichtsignalen zusammenhängen. Der Mercury Cadmium Telluride Avalanche-Fotodetektor hat fast kein überschüssiges Geräusch, da der Verstärkung zunimmt, das Signal-Rausch-Verhältnis nicht verfälscht, und es gibt keine tobe Zeit und keine Einschränkung nach dem Pulse im Zusammenhang mit Geiger-Avalanche-Geräten, die für die Anwendung in der Photonzzählung sehr geeignet sind und eine wichtige Entwicklungsrichtung der Photonenbezüge in der zukünftigen Development-Direktorie in der Zukunft ist.
Postzeit: Jan-14-2025