Introduzzjoni, tip ta' għadd ta' fotonifotoditekter lineari tal-valangi
It-teknoloġija tal-għadd tal-fotoni tista' tamplifika bis-sħiħ is-sinjal tal-fotoni biex tegħleb l-istorbju tal-qari ta' apparati elettroniċi, u tirreġistra n-numru ta' fotoni li joħorġu mid-ditekter f'ċertu perjodu ta' żmien billi tuża l-karatteristiċi diskreti naturali tas-sinjal elettriku tal-ħruġ tad-ditekter taħt irradjazzjoni ta' dawl dgħajjef, u tikkalkula l-informazzjoni tal-mira mkejla skont il-valur tal-miter tal-fotoni. Sabiex tirrealizza skoperta ta' dawl estremament dgħajjef, ġew studjati ħafna tipi differenti ta' strumenti b'kapaċità ta' skoperta ta' fotoni f'diversi pajjiżi. Fotodijodu tal-valanga ta' stat solidu (Fotoditekter tal-APD) huwa apparat li juża l-effett fotoelettriku intern biex jidentifika sinjali tad-dawl. Meta mqabbel ma' apparati tal-vakwu, apparati ta' stat solidu għandhom vantaġġi ovvji fil-veloċità tar-rispons, l-għadd tad-dlam, il-konsum tal-enerġija, il-volum u s-sensittività tal-kamp manjetiku, eċċ. Ix-xjentisti wettqu riċerka bbażata fuq it-teknoloġija tal-immaġini tal-għadd tal-fotoni APD ta' stat solidu.
Apparat ta' fotoditekter APDGħandu żewġ modi ta' ħidma fil-modalità Geiger (GM) u l-modalità lineari (LM), it-teknoloġija attwali tal-immaġini tal-għadd tal-fotoni APD tuża prinċipalment apparat APD fil-modalità Geiger. L-apparati APD fil-modalità Geiger għandhom sensittività għolja fil-livell ta' foton wieħed u veloċità għolja ta' rispons ta' għexieren ta' nanosekondi biex jiksbu preċiżjoni għolja fil-ħin. Madankollu, l-APD fil-modalità Geiger għandu xi problemi bħal ħin mejjet tad-ditekter, effiċjenza baxxa ta' skoperta, crossword ottiku kbir u riżoluzzjoni spazjali baxxa, għalhekk huwa diffiċli li tiġi ottimizzata l-kontradizzjoni bejn rata għolja ta' skoperta u rata baxxa ta' allarm falz. Il-counters tal-fotoni bbażati fuq apparati APD HgCdTe b'qligħ għoli kważi mingħajr storbju joperaw fil-modalità lineari, m'għandhom l-ebda restrizzjonijiet ta' ħin mejjet u crosstalk, m'għandhom l-ebda post-pulse assoċjat mal-modalità Geiger, ma jeħtiġux ċirkwiti ta' tkessiħ, għandhom firxa dinamika ultra-għolja, firxa ta' rispons spettrali wiesgħa u aġġustabbli, u jistgħu jiġu ottimizzati b'mod indipendenti għall-effiċjenza ta' skoperta u r-rata ta' għadd falz. Jiftaħ qasam ta' applikazzjoni ġdid tal-immaġini tal-għadd tal-fotoni infra-aħmar, huwa direzzjoni importanti ta' żvilupp tal-apparati tal-għadd tal-fotoni, u għandu prospetti wesgħin ta' applikazzjoni fl-osservazzjoni astronomika, il-komunikazzjoni fl-ispazju ħieles, l-immaġini attiva u passiva, it-traċċar tal-marġini u l-bqija.
Prinċipju tal-għadd tal-fotoni f'apparati HgCdTe APD
Apparati fotodetector APD ibbażati fuq materjali HgCdTe jistgħu jkopru firxa wiesgħa ta' wavelengths, u l-koeffiċjenti tal-jonizzazzjoni tal-elettroni u t-toqob huma differenti ħafna (ara l-Figura 1 (a)). Huma juru mekkaniżmu ta' multiplikazzjoni ta' trasportatur wieħed fi ħdan it-tul ta' mewġa limitu ta' 1.3~11 µm. Kważi m'hemm l-ebda storbju żejjed (meta mqabbel mal-fattur tal-istorbju żejjed FSi~2-3 tal-apparati Si APD u FIII-V~4-5 tal-apparati tal-familja III-V (ara l-Figura 1 (b)), sabiex il-proporzjon sinjal-storbju tal-apparati kważi ma jonqosx biż-żieda tal-qligħ, li huwa infra-aħmar ideali.fotoditekter tal-valangi.
FIG. 1 (a) Relazzjoni bejn il-proporzjon tal-koeffiċjent tal-jonizzazzjoni tal-impatt tal-materjal tat-tellurur tal-kadmju tal-merkurju u l-komponent x tas-Cd; (b) Paragun tal-fattur tal-ħoss żejjed F tal-apparati APD b'sistemi ta' materjali differenti
It-teknoloġija tal-għadd tal-fotoni hija teknoloġija ġdida li tista' tiġbed diġitalment sinjali ottiċi mill-istorbju termali billi tirriżolvi l-impulsi tal-fotoelettroni ġġenerati minnfotoditekterwara li jirċievi foton wieħed. Peress li s-sinjal ta' dawl baxx huwa aktar mifrux fid-dominju tal-ħin, is-sinjal elettriku li joħroġ mid-ditekter huwa wkoll naturali u diskret. Skont din il-karatteristika ta' dawl dgħajjef, l-amplifikazzjoni tal-polz, id-diskriminazzjoni tal-polz u t-tekniki tal-għadd diġitali ġeneralment jintużaw biex jinstab dawl estremament dgħajjef. It-teknoloġija moderna tal-għadd tal-fotoni għandha ħafna vantaġġi, bħal proporzjon għoli ta' sinjal għall-ħoss, diskriminazzjoni għolja, preċiżjoni għolja tal-kejl, anti-drift tajba, stabbiltà tajba fil-ħin, u tista' toħroġ dejta lill-kompjuter fil-forma ta' sinjal diġitali għal analiżi u pproċessar sussegwenti, li mhix imqabbla minn metodi oħra ta' skoperta. Fil-preżent, is-sistema tal-għadd tal-fotoni intużat ħafna fil-qasam tal-kejl industrijali u l-iskoperta ta' dawl baxx, bħal ottika mhux lineari, bijoloġija molekulari, spettroskopija b'riżoluzzjoni ultra-għolja, fotometrija astronomika, kejl tat-tniġġis atmosferiku, eċċ., li huma relatati mal-akkwist u l-iskoperta ta' sinjali ta' dawl dgħajjef. Il-fotodetector tal-valangi tat-telluride tal-merkurju u l-kadmju kważi m'għandu l-ebda storbju żejjed, hekk kif il-qligħ jiżdied, il-proporzjon tas-sinjal għall-istorbju ma jitmermirx, u m'hemm l-ebda ħin mejjet u restrizzjoni ta' wara l-polz relatata mal-apparati tal-valangi Geiger, li huwa adattat ħafna għall-applikazzjoni fl-għadd tal-fotoni, u huwa direzzjoni importanti ta' żvilupp tal-apparati tal-għadd tal-fotoni fil-futur.
Ħin tal-posta: 14 ta' Jannar 2025