Cyflwyniad, math cyfrif ffotonffotosynhwyrydd eirlithriadau llinellol
Gall technoleg cyfrif ffoton chwyddo'r signal ffoton yn llawn i oresgyn sŵn darllen dyfeisiau electronig, a chofnodi nifer yr allbwn ffotonau gan y synhwyrydd mewn cyfnod penodol o amser trwy ddefnyddio nodweddion arwahanol naturiol signal trydanol allbwn y synhwyrydd o dan arbelydru golau gwan. , a chyfrifwch wybodaeth y targed mesuredig yn ôl gwerth y mesurydd ffoton. Er mwyn gwireddu canfod golau hynod wan, mae llawer o wahanol fathau o offerynnau â gallu canfod ffoton wedi'u hastudio mewn gwahanol wledydd. Ffotodiod eirlithriad cyflwr solet (Synhwyrydd ffoto APD) yn ddyfais sy'n defnyddio'r effaith ffotodrydanol fewnol i ganfod signalau golau. O'u cymharu â dyfeisiau gwactod, mae gan ddyfeisiau cyflwr solet fanteision amlwg o ran cyflymder ymateb, cyfrif tywyll, defnydd pŵer, cyfaint a sensitifrwydd maes magnetig, ac ati Mae gwyddonwyr wedi cynnal ymchwil yn seiliedig ar dechnoleg delweddu cyfrif ffoton APD cyflwr solet.
Dyfais ffotosynhwyrydd APDMae gan ddull Geiger (GM) a modd llinol (LM) ddau ddull gweithio, mae technoleg delweddu cyfrif ffoton APD cyfredol yn bennaf yn defnyddio dyfais APD modd Geiger. Mae gan ddyfeisiau APD modd Geiger sensitifrwydd uchel ar lefel ffoton sengl a chyflymder ymateb uchel o ddegau o nanoseconds i gael cywirdeb amser uchel. Fodd bynnag, mae gan APD modd Geiger rai problemau megis amser marw synhwyrydd, effeithlonrwydd canfod isel, croesair optegol mawr a datrysiad gofodol isel, felly mae'n anodd gwneud y gorau o'r gwrth-ddweud rhwng cyfradd canfod uchel a chyfradd larwm ffug isel. Mae cownteri ffoton sy'n seiliedig ar ddyfeisiau HgCdTe APD enillion uchel di-sŵn yn gweithredu mewn modd llinol, nid oes ganddynt unrhyw gyfyngiadau amser marw a crosstalk, nid oes ganddynt unrhyw ôl-guriad yn gysylltiedig â modd Geiger, nid oes angen cylchedau diffodd, mae ganddynt ystod ddeinamig uwch-uchel, eang ac ystod ymateb sbectrol tunadwy, a gellir ei optimeiddio'n annibynnol ar gyfer effeithlonrwydd canfod a chyfradd cyfrif ffug. Mae'n agor maes cymhwysiad newydd o ddelweddu cyfrif ffoton isgoch, mae'n gyfeiriad datblygu pwysig o ddyfeisiadau cyfrif ffoton, ac mae ganddo ragolygon cymhwyso eang mewn arsylwi seryddol, cyfathrebu gofod rhydd, delweddu gweithredol a goddefol, olrhain ymylon ac yn y blaen.
Egwyddor cyfrif ffoton mewn dyfeisiau APD HgCdTe
Gall dyfeisiau ffotodetector APD sy'n seiliedig ar ddeunyddiau HgCdTe gwmpasu ystod eang o donfeddi, ac mae cyfernodau ionization electronau a thyllau yn wahanol iawn (gweler Ffigur 1 (a)). Maent yn arddangos mecanwaith lluosi cludwr sengl o fewn y donfedd torri i ffwrdd o 1.3 ~ 11 µm. Nid oes bron unrhyw sŵn gormodol (o'i gymharu â'r ffactor sŵn gormodol FSi ~ 2-3 o ddyfeisiau Si APD a FIII-V ~ 4-5 o ddyfeisiau teulu III-V (gweler Ffigur 1 (b)), fel bod y signal- Nid yw cymhareb i-sŵn y dyfeisiau bron yn dirywio gyda'r cynnydd mewn ennill, sy'n isgoch delfrydolffotosynhwyrydd eirlithriadau.
FFIG. 1 (a) Y berthynas rhwng y gymhareb cyfernod ïoneiddiad trawiad o ddeunydd telluride cadmiwm mercwri a chydran x o Cd; (b) Cymharu ffactor sŵn gormodol F dyfeisiau APD â systemau deunyddiau gwahanol
Mae technoleg cyfrif ffoton yn dechnoleg newydd a all dynnu signalau optegol yn ddigidol o sŵn thermol trwy ddatrys y codlysiau ffotoelectron a gynhyrchir gan affotosynhwyryddar ôl derbyn un ffoton. Gan fod y signal golau isel yn fwy gwasgaredig yn y parth amser, mae allbwn y signal trydanol gan y synhwyrydd hefyd yn naturiol ac arwahanol. Yn ôl y nodwedd hon o olau gwan, fel arfer defnyddir ymhelaethu curiad y galon, gwahaniaethu pwls a thechnegau cyfrif digidol i ganfod golau hynod o wan. Mae gan dechnoleg cyfrif ffoton fodern lawer o fanteision, megis cymhareb signal-i-sŵn uchel, gwahaniaethu uchel, cywirdeb mesur uchel, gwrth-drifft da, sefydlogrwydd amser da, a gall allbwn data i'r cyfrifiadur ar ffurf signal digidol ar gyfer dadansoddiad dilynol. a phrosesu, sydd heb ei gyfateb gan ddulliau canfod eraill. Ar hyn o bryd, mae'r system cyfrif ffoton wedi'i defnyddio'n helaeth ym maes mesur diwydiannol a chanfod golau isel, megis opteg aflinol, bioleg moleciwlaidd, sbectrosgopeg cydraniad uchel iawn, ffotometreg seryddol, mesur llygredd atmosfferig, ac ati, sy'n gysylltiedig. i gaffael a chanfod signalau golau gwan. Nid oes gan ffotodetector ffotodetector eirlithriad telluride cadmiwm mercwri bron unrhyw sŵn gormodol, wrth i'r cynnydd gynyddu, nid yw'r gymhareb signal-i-sŵn yn pydru, ac nid oes cyfyngiad amser marw ac ôl-pwls yn gysylltiedig â dyfeisiau eirlithriad Geiger, sy'n addas iawn ar gyfer cymhwysiad mewn cyfrif ffoton, ac mae'n gyfeiriad datblygu pwysig o ddyfeisiau cyfrif ffoton yn y dyfodol.
Amser post: Ionawr-14-2025