Introduktion, fotonoptællingstypeLineær lavine -fotodetektor
Fotonoptællingsteknologi kan fuldt ud forstærke fotonsignalet for at overvinde aflæsningsstøj fra elektroniske enheder og registrere antallet af fotonerudgang ved detektoren i en bestemt periode ved anvendelse af de naturlige diskrete egenskaber for detektorudgangen elektrisk signal under svagt lysbestråling og beregne informationen om det målte mål i henhold til værdien af fotonmåleren. For at realisere ekstremt svag lysdetektion er der undersøgt mange forskellige slags instrumenter med fotondetektionsevne i forskellige lande. En solid state lavine fotodiode (APD -fotodetektor) er en enhed, der bruger den interne fotoelektriske effekt TageTect lyssignaler. Sammenlignet med vakuumindretninger har faststofenheder åbenlyse fordele ved responshastighed, mørkt antal, strømforbrug, volumen og magnetfeltfølsomhed osv. Forskere har udført forskning baseret på faststof-APD-fotonoptælling af billeddannelsesteknologi.
APD Photodetector -enhedHar Geiger Mode (GM) og Linear Mode (LM) To arbejdstilstande, den aktuelle APD -fotonoptælling af billeddannelsesteknologi bruger hovedsageligt Geiger -tilstand APD -enhed. Geiger -tilstand APD -enheder har høj følsomhed på niveau med enkelt foton og høj responshastighed på titusinder af nanosekunder for at opnå høje tidsnøjagtighed. Imidlertid har Geiger Mode APD nogle problemer, såsom detektor -dødtid, lavdetektionseffektivitet, stort optisk krydsord og lav rumlig opløsning, så det er vanskeligt at optimere modsigelsen mellem høj detektionshastighed og lav falsk alarmhastighed. Foton-tællere baseret på næsten-støjløse HgcdTe APD-enheder med høj forstærkning fungerer i lineær tilstand, ikke har nogen død tid og krydstalebegrænsninger, ikke har noget post-puls forbundet med Geiger-tilstand, kræver ikke slukkekredsløb, har ultra-høj dynamisk rækkevidde, bredt og indstilleligt spektralt responsområde og kan være uafhængigt optimeret til detektionseffektivitet og falsk tællerprocent. Det åbner et nyt applikationsfelt med infrarød fotonoptællingsafbildning, er en vigtig udviklingsretning for fotonoptællingsenheder og har brede applikationsudsigter inden for astronomisk observation, fri rumkommunikation, aktiv og passiv billeddannelse, frynseporing og så videre.
Princip om fotonoptælling i HGCDTE APD -enheder
APD -fotodetektorenheder baseret på HGCDTE -materialer kan dække en lang række bølgelængder, og ioniseringskoefficienterne for elektroner og huller er meget forskellige (se figur 1 (a)). De udviser en enkelt bærermultiplikationsmekanisme inden for den afskårne bølgelængde på 1,3 ~ 11 um. Der er næsten ingen overskydende støj (sammenlignet med den overskydende støjfaktor FSI ~ 2-3 af Si APD-enheder og FIII-V ~ 4-5 af III-V-familieenheder (se figur 1 (b)), så signal-til-støjforholdAvalanche -fotodetektor.
Fig. 1 (a) forholdet mellem påvirkningsioniseringskoefficientforholdet mellem kviksølvkadmium -telluridmateriale og komponent X af CD; (b) Sammenligning af overskydende støjfaktor F af APD -enheder med forskellige materialesystemer
Fotonoptællingsteknologi er en ny teknologi, der digitalt kan udtrække optiske signaler fra termisk støj ved at løse fotoelektronimpulser genereret af enfotodetektorEfter modtagelse af en enkelt foton. Da signalet med lavt lys er mere spredt i tidsdomænet, er det elektriske signaludgang fra detektoren også naturlig og diskret. I henhold til dette kendetegn ved svagt lys bruges pulsforstærkning, pulsdiskriminering og digitale tællingsteknikker normalt til at detektere ekstremt svagt lys. Moderne fotonoptællingsteknologi har mange fordele, såsom højt signal-til-støjforhold, høj forskelsbehandling, høj måleanøjagtighed, god anti-drift, god tidsstabilitet og kan udsende data til computeren i form af digitalt signal til efterfølgende analyse og behandling, som ikke er uovertruffen ved andre detektionsmetoder. På nuværende tidspunkt er fotonoptællingssystemet blevet brugt i vid udstrækning inden for industriel måling og detektion med lavt lys, såsom ikke-lineær optik, molekylærbiologi, ultrahøj opløsningsspektroskopi, astronomiske fotometri, atmosfærisk forureningsmåling osv. Mercury Cadmium Telluride Avalanche Photodetector har næsten ingen overskydende støj, da forstærkningen øges, er signal-til-støjforholdet ikke forfaldet, og der er ingen død tid og post-puls-begrænsninger relateret til Geiger Avalanche-enheder, som er meget velegnet til anvendelse i fotonoptælling, og er en vigtig udviklingsretning for fotonoptællingsindretninger i fremtiden.
Posttid: Jan-14-2025