Муқаддима, намуди ҳисобкунии фотонҳофотодетектори тармаҳои хаттӣ
Технологияи ҳисобкунии фотонҳо метавонад сигнали фотонро пурра тақвият диҳад, то садои хондани дастгоҳҳои электрониро бартараф кунад ва шумораи фотонҳои аз ҷониби детектор баровардашударо дар муддати муайян бо истифода аз хусусиятҳои дискретии табиии сигнали электрикии баромади детектор дар зери нури заиф сабт кунад ва маълумоти ҳадафи ченшударо мувофиқи арзиши метри фотон ҳисоб кунад. Барои амалӣ кардани ошкоркунии нури хеле заиф, дар кишварҳои гуногун намудҳои гуногуни асбобҳо бо қобилияти ошкоркунии фотонҳо омӯхта шудаанд. Фотодиоди тармаҳои сахт (Фотодетектори APD) дастгоҳест, ки барои муайян кардани сигналҳои рӯшноӣ аз эффекти фотоэлектрикии дохилӣ истифода мебарад. Дар муқоиса бо дастгоҳҳои вакуумӣ, дастгоҳҳои ҳолати сахт дар суръати вокуниш, ҳисобкунии торикӣ, истеъмоли қувва, ҳаҷм ва ҳассосияти майдони магнитӣ ва ғайра бартариҳои возеҳ доранд. Олимон таҳқиқотро дар асоси технологияи аксбардории ҳисобкунии фотонҳои ҳолати сахти APD анҷом додаанд.
Дастгоҳи фотодетектори APDду режими корӣ бо режими Гейгер (GM) ва режими хаттӣ (LM) дорад, технологияи ҳозираи тасвирии ҳисобкунии фотони APD асосан аз дастгоҳи режими Гейгери APD истифода мебарад. Дастгоҳҳои режими Гейгери APD дорои ҳассосияти баланд дар сатҳи як фотон ва суръати баланди вокуниши даҳҳо наносония барои ба даст овардани дақиқии баланди вақт мебошанд. Аммо, режими Гейгери APD дорои баъзе мушкилот, ба монанди вақти мурдани детектор, самаранокии пасти ошкоркунӣ, кроссворди калони оптикӣ ва қарори пасти фазоӣ мебошад, аз ин рӯ, оптимизатсияи зиддият байни суръати баланди ошкоркунӣ ва суръати пасти сигнали бардурӯғ душвор аст. Ҳисобкунакҳои фотон, ки ба дастгоҳҳои APD-и HgCdTe бо фоидаи баланд ва қариб бесадо асос ёфтаанд, дар режими хаттӣ кор мекунанд, маҳдудиятҳои вақти мурда ва салиб надоранд, ягон импулси пас аз он, ки бо режими Гейгер алоқаманд аст, надоранд, схемаҳои хомӯшкуниро талаб намекунанд, диапазони динамикии ултра баланд, диапазони вокуниши спектралии васеъ ва танзимшаванда доранд ва метавонанд мустақилона барои самаранокии ошкоркунӣ ва суръати ҳисобкунии бардурӯғ оптимизатсия карда шаванд. Он соҳаи нави татбиқи аксбардории ҳисоби фотонҳои инфрасурхро мекушояд, самти муҳими рушди дастгоҳҳои ҳисоби фотонҳо мебошад ва имкониятҳои васеи татбиқро дар мушоҳидаҳои астрономӣ, муоширати фазои озод, аксбардории фаъол ва ғайрифаъол, пайгирии канорҳо ва ғайра дорад.
Принсипи ҳисобкунии фотонҳо дар дастгоҳҳои HgCdTe APD
Дастгоҳҳои фотодетектори APD, ки бар асоси маводҳои HgCdTe сохта шудаанд, метавонанд доираи васеи дарозии мавҷҳоро фаро гиранд ва коэффитсиентҳои ионизатсияи электронҳо ва сӯрохиҳо хеле фарқ мекунанд (нигаред ба расми 1 (а)). Онҳо механизми зарбкунии ягонаи интиқолдиҳандаро дар доираи дарозии мавҷи буриши 1.3 ~ 11 мкм нишон медиҳанд. Қариб садои зиёдатӣ вуҷуд надорад (дар муқоиса бо омили садои зиёдатии FSi~2-3 дар дастгоҳҳои Si APD ва FIII-V~4-5 дар дастгоҳҳои оилаи III-V (нигаред ба расми 1 (б)), то таносуби сигнал ба садои дастгоҳҳо бо афзоиши фоида қариб кам нашавад, ки ин як инфрасурхи идеалӣ аст.фотодетектори тарма.
РАСМИ 1 (а) Робитаи байни таносуби коэффитсиенти ионизатсияи таъсири маводи теллуриди кадмий симоб ва ҷузъи x-и Cd; (б) Муқоисаи коэффитсиенти садои зиёдатии F-и дастгоҳҳои APD бо системаҳои гуногуни мавод
Технологияи ҳисобкунии фотонҳо як технологияи нав аст, ки метавонад сигналҳои оптикиро аз садои гармӣ тавассути ҳалли импулсҳои фотоэлектронӣ, ки аз ҷониби ... тавлид мешаванд, ба таври рақамӣ истихроҷ кунад.фотодетекторпас аз гирифтани як фотон. Азбаски сигнали рӯшноии кам дар соҳаи вақт парокандатар аст, баромади сигнали электрикӣ аз ҷониби детектор низ табиӣ ва дискретӣ аст. Мувофиқи ин хусусияти рӯшноии заиф, одатан барои муайян кардани рӯшноии хеле заиф, тақвияти импулс, фарқкунии импулс ва усулҳои ҳисобкунии рақамӣ истифода мешаванд. Технологияи муосири ҳисобкунии фотонҳо бартариҳои зиёде дорад, ба монанди таносуби баланди сигнал ба садо, фарқкунии баланд, дақиқии баланди андозагирӣ, зидди дрейф, устувории хуби вақт ва метавонад маълумотро ба компютер дар шакли сигнали рақамӣ барои таҳлил ва коркарди минбаъда барорад, ки бо дигар усулҳои ошкоркунӣ беназир аст. Дар айни замон, системаи ҳисобкунии фотонҳо дар соҳаи андозагирии саноатӣ ва ошкоркунии рӯшноии кам, ба монанди оптикаи ғайрихаттӣ, биологияи молекулавӣ, спектроскопияи ултрабаландсифат, фотометрияи астрономӣ, андозагирии ифлосшавии атмосфера ва ғайра васеъ истифода мешавад, ки бо ба даст овардан ва ошкор кардани сигналҳои рӯшноии заиф алоқаманданд. Фотодетектори тармаҳои теллуриди кадмий симоб қариб садои изофӣ надорад, бо афзоиши афзоиш, таносуби сигнал ба садо коҳиш намеёбад ва маҳдудияти вақти мурда ва пас аз импулс дар робита бо дастгоҳҳои тармаҳои Гейгер вуҷуд надорад, ки барои истифода дар ҳисобкунии фотонҳо хеле мувофиқ аст ва самти муҳими рушди дастгоҳҳои ҳисобкунии фотонҳо дар оянда мебошад.
Вақти нашр: 14 январи соли 2025