Муқаддима, навъи ҳисобкунии фотонфотодетектори хатти тарма
Технологияи ҳисобкунии фотонҳо метавонад сигнали фотонро барои бартараф кардани садои хондани дастгоҳҳои электронӣ пурра афзоиш диҳад ва шумораи фотонҳоро аз ҷониби детектор дар як муддати муайян бо истифода аз хусусиятҳои дискретии табиии сигнали барқии баромади детектор дар зери шуоъҳои заиф сабт кунад. , ва маълумотро дар бораи ҳадафи ченшуда аз рӯи арзиши фотонометр ҳисоб кунед. Бо мақсади амалӣ намудани муайянкунии хеле сусти рӯшноӣ, дар кишварҳои гуногун навъҳои зиёди асбобҳои дорои қобилияти муайянкунии фотонҳо омӯхта шудаанд. Фотодиоди сахти тарма (Фотодетектори APD) дастгоҳест, ки барои муайян кардани сигналҳои рӯшноӣ эффекти дохилии фотоэлектрикиро истифода мебарад. Дар муқоиса бо дастгоҳҳои вакуумӣ, дастгоҳҳои ҳолати сахт дар суръати посух, ҳисобкунии торикӣ, масрафи нерӯ, ҳаҷм ва ҳассосияти майдони магнитӣ ва ғайра бартариҳои ошкоро доранд. Олимон дар асоси технологияи тасвири ҳисобкунии фотонҳои сахти APD тадқиқот гузарониданд.
Дастгоҳи фотодетектори APDдорои реҷаи Geiger (GM) ва ҳолати хатӣ (LM) ду ҳолати корӣ, технологияи муосири APD ҳисобкунии фотон асосан дастгоҳи ҳолати Geiger APD-ро истифода мебарад. Дастгоҳҳои реҷаи Geiger APD дар сатҳи як фотон ҳассосияти баланд ва суръати баланди вокуниши даҳҳо наносония барои ба даст овардани дақиқии вақти баланд доранд. Бо вуҷуди ин, реҷаи Geiger APD дорои баъзе мушкилотест, аз қабили вақти мурдаи детектор, самаранокии пасти ошкоркунӣ, кроссворди калони оптикӣ ва ҳалли пасти фазоӣ, аз ин рӯ оптимизатсия кардани зиддият байни суръати баланди ошкор ва суръати пасти ҳушдори бардурӯғ душвор аст. Ҳисобкунакҳои фотон дар асоси дастгоҳҳои баланддаромади HgCdTe APD дар реҷаи хатӣ кор мекунанд, вақти мурда ва маҳдудиятҳои байниҳамдигарӣ надоранд, набзи пас аз бо режими Гейгер алоқаманд надоранд, схемаҳои хомӯшкуниро талаб намекунанд, диапазони ултра баланди динамикӣ, васеъ доранд. ва диапазони вокуниши спектрии танзимшаванда ва мустақилона барои самаранокии ошкоркунӣ ва суръати ҳисобкунии бардурӯғ оптимизатсия кардан мумкин аст. Он як соҳаи нави татбиқи тасвири ҳисобкунии фотонҳои инфрасурхро мекушояд, як самти муҳими рушди дастгоҳҳои ҳисобкунии фотонҳо мебошад ва дорои дурнамои васеи татбиқ дар мушоҳидаҳои астрономӣ, иртиботи фазои озод, тасвири фаъол ва ғайрифаъол, пайгирии канорҳо ва ғайра мебошад.
Принсипи ҳисобкунии фотонҳо дар дастгоҳҳои HgCdTe APD
Асбобхои фотодетектори APD, ки дар асоси маводи HgCdTe асос ёфтаанд, доираи васеи дарозии мавҷҳоро фаро гирифта метавонанд ва коэффисиентҳои ионизатсияи электронҳо ва сӯрохиҳо хеле гуногунанд (нигаред ба расми 1 (а)). Онҳо як механизми афзояндаи интиқолдиҳандаро дар дарозии мавҷи буридани 1,3 ~ 11 мкм намоиш медиҳанд. Садои зиёдатӣ тақрибан вуҷуд надорад (дар муқоиса бо омили садои изофии дастгоҳҳои Si APD FSi~2-3 ва FIII-V~4-5-и дастгоҳҳои оилавии III-V (нигаред ба расми 1 (б)), то сигнал таносуби садои дастгоҳҳо бо афзоиши фоида тақрибан коҳиш намеёбад, ки инфрасурх идеалӣ астфотодетектори тарма.
АНҶИР. 1 (а) Муносибати байни коэффисиенти таъсири ионизатсияи маводи теллуриди симоби кадмий ва компоненти x Cd; (б) Муқоисаи омили садои изофии F-и дастгоҳҳои APD бо системаҳои гуногуни моддӣ
Технологияи ҳисобкунии фотонҳо технологияи навест, ки метавонад сигналҳои оптикиро аз садои гармӣ тавассути ҳалли импулсҳои фотоэлектрони аз ҷонибифотодетекторпас аз гирифтани як фотон. Азбаски сигнали нури кам дар домени вақт бештар пароканда аст, баромади сигнали электрикӣ аз ҷониби детектор низ табиӣ ва дискретӣ аст. Мувофиқи ин хусусияти нури заиф, васеъкунии набз, табъизи набз ва усулҳои ҳисобкунии рақамӣ одатан барои ошкор кардани нури хеле заиф истифода мешаванд. Технологияи муосири ҳисобкунии фотонҳо бартариҳои зиёд дорад, аз қабили таносуби баланди сигнал ба садо, табъизи баланд, дақиқии баланди андозагирӣ, зидди дрейфти хуб, устувории хуби вақт ва метавонад маълумотро ба компютер дар шакли сигнали рақамӣ барои таҳлили минбаъда барорад ва коркард, ки бо усулҳои дигари ошкор баробар нест. Дар айни замон, системаи ҳисобкунии фотонҳо дар соҳаи андозагирии саноатӣ ва муайянкунии нури кам, ба монанди оптикаи ғайрихаттӣ, биологияи молекулавӣ, спектроскопияи ултра-баланд, фотометрияи астрономӣ, ченкунии ифлосшавии атмосфера ва ғайра васеъ истифода мешавад. ба гирифтан ва ошкор кардани сигналхои нури суст. Фотодетектори тарма кадмий теллуриди симобӣ тақрибан садои зиёдатӣ надорад, зеро афзоиши ҳосилнокӣ таносуби сигнал ба садо вайрон намешавад ва маҳдудияти вақти мурда ва пас аз набзи марбут ба дастгоҳҳои тармафароии Гейгер вуҷуд надорад, ки барои татбиқ дар ҳисобкунии фотонҳо ва як самти муҳими рушди дастгоҳҳои ҳисобкунии фотонҳо дар оянда мебошад.
Вақти фиристодан: январ-14-2025