Introdução, tipo de contagem de fótonsfotodetector linear de avalanche
A tecnologia de contagem de fótons pode ampliar completamente o sinal de fótons para superar o ruído de leitura dos dispositivos eletrônicos e registrar o número de fótons em saída pelo detector em um certo período de tempo usando as características discretas naturais do detector de saída de sinal elétrico sob irradiação fraca da luz e calcular as informações do alvo medido de acordo com o valor do medidor de fótons. Para realizar uma detecção de luz extremamente fraca, muitos tipos diferentes de instrumentos com capacidade de detecção de fótons foram estudados em vários países. Um fotodiodo de avalanche de estado sólido (Fotodetector ADP) é um dispositivo que usa o efeito fotoelétrico interno, os sinais de luz. Comparados com dispositivos a vácuo, os dispositivos de estado sólido têm vantagens óbvias na velocidade de resposta, contagem de escuras, consumo de energia, volume e sensibilidade magnética do campo, etc. Os cientistas realizaram pesquisas com base na tecnologia de imagens de contagem de fótons de APD em estado sólido.
Dispositivo fotodetector APDPossui dois modos de trabalho Geiger Mode (GM) e Linear (LM), a atual tecnologia de imagem de contagem de fótons APD usa principalmente o dispositivo APD do modo Geiger. Os dispositivos APD do modo Geiger têm alta sensibilidade no nível de fóton único e alta velocidade de resposta de dezenas de nanossegundos para obter alta precisão de tempo. No entanto, o Modo Geiger APD tem alguns problemas, como tempo de detecção do detector, baixa eficiência de detecção, grandes palavras cruzadas ópticas e baixa resolução espacial; portanto, é difícil otimizar a contradição entre alta taxa de detecção e baixa taxa de alarme falso. Os balcões de fóton baseados em dispositivos APD HGCDTE de alto ganho quase sem ganho operam no modo linear, não têm restrições de tempo morto e de interferência, não têm pós-pulso associados ao modo Geiger, não requerem circuitos de extinção, têm uma faixa de resposta dinâmica e túnica de alta e túnica. Ele abre um novo campo de aplicação de imagens de contagem de fótons em infravermelho, é uma importante direção de desenvolvimento dos dispositivos de contagem de fótons e possui amplas perspectivas de aplicação em observação astronômica, comunicação do espaço livre, imagem ativa e passiva, rastreamento marginal e assim por diante.
Princípio da contagem de fótons em dispositivos APD HGCDTE
Os dispositivos fotodetectores de APD baseados em materiais HGCDTE podem cobrir uma ampla gama de comprimentos de onda, e os coeficientes de ionização de elétrons e orifícios são muito diferentes (veja a Figura 1 (a)). Eles exibem um mecanismo de multiplicação de portador único dentro do comprimento de onda de corte de 1,3 ~ 11 µm. Quase não há ruído em excesso (em comparação com o excesso de fator de ruído fsi ~ 2-3 de dispositivos SI APD e Fiii-V ~ 4-5 de dispositivos familiares III-V (consulte a Figura 1 (b)), de modo que a razão de sinal / ruído dos dispositivos quase não diminui com o aumento do ganho, que é uma infraversa ideal para infravermelho idealfotodetector de avalanche.
FIGO. 1 (a) Relação entre a razão de coeficiente de ionização de impacto do material do telurido de cadmio de mercúrio e o componente X de CD; (b) Comparação do excesso de fator de ruído F de dispositivos APD com diferentes sistemas de materiais
A tecnologia de contagem de fótons é uma nova tecnologia que pode extrair sinais ópticos digitalmente do ruído térmico, resolvendo os pulsos de fotoelétrons gerados por umfotodetectorDepois de receber um único fóton. Como o sinal de baixa luz é mais disperso no domínio do tempo, a saída do sinal elétrico pelo detector também é natural e discreto. De acordo com essa característica da luz fraca, a amplificação de pulso, a discriminação de pulsos e as técnicas de contagem digital são geralmente usadas para detectar luz extremamente fraca. A tecnologia moderna de contagem de fótons tem muitas vantagens, como alta relação sinal-ruído, alta discriminação, alta precisão de medição, boa anti-trafativa, boa estabilidade de tempo e pode emitir dados para o computador na forma de sinal digital para análise e processamento subsequentes, que são incomparáveis por outros métodos de detecção. Atualmente, o sistema de contagem de fótons tem sido amplamente utilizado no campo da medição industrial e detecção de baixa luz, como óptica não linear, biologia molecular, espectroscopia de resolução ultra-alta, fotometria astronômica, medição de poluição atmosférica, etc., que estão relacionadas à aquisição e detecção de sinais fracos. O fotodetector de avalanche de telurida de telurida de Mercúrio quase não tem ruído em excesso, à medida que o ganho aumenta, a relação sinal / ruído não se decompõe e não há restrição de tempo morta e pós-pulso relacionada aos dispositivos de avalanche Geiger, que são muito adequados para a contagem de fotões e é uma importante direção de desenvolvimento de uma direção de fotógrafos.
Horário de postagem: janeiro-14-2025