Inleiding, fotontellingtipelineêre lawine fotodetektor
Fotonteltegnologie kan die fotonsein ten volle versterk om die uitleesgeraas van elektroniese toestelle te oorkom, en die aantal fotone wat deur die detektor in 'n sekere tydperk uitgevoer word, opneem deur die natuurlike diskrete eienskappe van die detektor se elektriese uitsetsein onder swak ligbestraling te gebruik, en die inligting van die gemete teiken te bereken volgens die waarde van die fotonmeter. Om uiters swak ligdeteksie te bewerkstellig, is baie verskillende soorte instrumente met fotondeteksievermoë in verskeie lande bestudeer. 'n Vastetoestand-lawinefotodiode (APD-fotodetektor) is 'n toestel wat die interne fotoëlektriese effek gebruik om ligseine op te spoor. In vergelyking met vakuumtoestelle, het vastetoestandtoestelle duidelike voordele in reaksiespoed, donkertelling, kragverbruik, volume en magnetiese veldgevoeligheid, ens. Wetenskaplikes het navorsing gedoen gebaseer op vastetoestand APD-fotontellingbeeldtegnologie.
APD fotodetektortoestelMet Geiger-modus (GM) en lineêre modus (LM) twee werkmodusse, gebruik die huidige APD-fotontelbeeldtegnologie hoofsaaklik 'n Geiger-modus APD-toestel. Geiger-modus APD-toestelle het hoë sensitiwiteit op die vlak van 'n enkele foton en 'n hoë reaksiespoed van tiene nanosekondes om hoë tyd akkuraatheid te verkry. Geiger-modus APD het egter 'n paar probleme soos detektor-dooie tyd, lae opsporingsdoeltreffendheid, groot optiese kruiswoorde en lae ruimtelike resolusie, dus is dit moeilik om die teenstrydigheid tussen hoë opsporingstempo en lae vals alarmtempo te optimaliseer. Fotontellers gebaseer op byna-ruislose hoë-wins HgCdTe APD-toestelle werk in lineêre modus, het geen dooie tyd en kruisspraakbeperkings nie, het geen na-puls geassosieer met Geiger-modus nie, benodig nie blusbane nie, het 'n ultra-hoë dinamiese bereik, 'n wye en instelbare spektrale reaksiebereik, en kan onafhanklik geoptimaliseer word vir opsporingsdoeltreffendheid en vals teltempo. Dit open 'n nuwe toepassingsveld van infrarooi fotontelbeelding, is 'n belangrike ontwikkelingsrigting van fotonteltoestelle, en het breë toepassingsvooruitsigte in astronomiese waarneming, vrye ruimtekommunikasie, aktiewe en passiewe beeldvorming, randopsporing en so aan.
Beginsel van fotontelling in HgCdTe APD-toestelle
APD-fotodetektortoestelle gebaseer op HgCdTe-materiale kan 'n wye reeks golflengtes dek, en die ionisasiekoëffisiënte van elektrone en gate verskil baie (sien Figuur 1 (a)). Hulle vertoon 'n enkele draervermenigvuldigingsmeganisme binne die afsnygolflengte van 1.3~11 µm. Daar is byna geen oortollige geraas nie (in vergelyking met die oortollige geraasfaktor FSi~2-3 van Si APD-toestelle en FIII-V~4-5 van III-V-familietoestelle (sien Figuur 1 (b)), sodat die sein-tot-geraasverhouding van die toestelle byna nie afneem met die toename van versterking nie, wat 'n ideale infrarooi is.sneeustorting fotodetektor.
FIG. 1 (a) Verwantskap tussen die impak-ionisasiekoëffisiëntverhouding van kwik-kadmium-telluriedmateriaal en komponent x van Cd; (b) Vergelyking van oortollige geraasfaktor F van APD-toestelle met verskillende materiaalstelsels
Fotonteltegnologie is 'n nuwe tegnologie wat digitaal optiese seine uit termiese geraas kan onttrek deur die foto-elektronpulse wat deur 'n ... gegenereer word, op te los.fotodetektorna ontvangs van 'n enkele foton. Aangesien die lae-lig sein meer verspreid is in die tyddomein, is die elektriese sein wat deur die detektor uitgevoer word ook natuurlik en diskreet. Volgens hierdie eienskap van swak lig word pulsversterking, pulsdiskriminasie en digitale teltegnieke gewoonlik gebruik om uiters swak lig op te spoor. Moderne fotonteltegnologie het baie voordele, soos 'n hoë sein-tot-ruisverhouding, hoë diskriminasie, hoë meetnauwkeurigheid, goeie anti-drywing, goeie tydstabiliteit, en kan data na die rekenaar uitvoer in die vorm van 'n digitale sein vir daaropvolgende analise en verwerking, wat ongeëwenaard is deur ander opsporingsmetodes. Tans word die fotontelstelsel wyd gebruik op die gebied van industriële meting en lae-lig opsporing, soos nie-lineêre optika, molekulêre biologie, ultra-hoë resolusie spektroskopie, astronomiese fotometrie, atmosferiese besoedelingsmeting, ens., wat verband hou met die verkryging en opsporing van swak ligseine. Die kwik-kadmium-telluried-lawine-fotodetektor het byna geen oormatige geraas nie, soos die versterking toeneem, verval die sein-tot-geraas-verhouding nie, en daar is geen dooie tyd en na-pulsbeperking wat verband hou met Geiger-lawine-toestelle nie, wat baie geskik is vir toepassing in fotontelling, en is 'n belangrike ontwikkelingsrigting van fotontellingtoestelle in die toekoms.
Plasingstyd: 14 Januarie 2025