Enkonduko, fotonkalkula tipolineara lavanga fotodetektilo
Fotonkalkula teknologio povas plene plifortigi la fotonsignalon por superi la bruon de elektronikaj aparatoj, kaj registri la nombron de fotonoj elsenditaj de la detektilo en certa tempoperiodo uzante la naturajn diskretajn karakterizaĵojn de la elektra signalo de la detektilo sub malforta lumradiado, kaj kalkuli la informojn de la mezurita celo laŭ la valoro de la fotonmezurilo. Por realigi ekstreme malfortan lumdetekton, multaj malsamaj specoj de instrumentoj kun fotondetekta kapablo estis studitaj en diversaj landoj. Solidstata lavanga fotodiodo (APD-fotodetektilo) estas aparato, kiu uzas la internan fotoelektran efikon por detekti lumsignalojn. Kompare kun vakuaj aparatoj, solidstataj aparatoj havas evidentajn avantaĝojn rilate al respondrapideco, mallumkalkulado, energikonsumo, volumeno kaj magnetkampa sentiveco, ktp. Sciencistoj faris esploradon bazitan sur solidstata APD-fotonkalkulada bildiga teknologio.
APD-fotodetektila aparatoHavante du laborreĝimojn: Geiger-reĝimo (GM) kaj lineara reĝimo (LM). La nuna APD-fotonkalkula bildiga teknologio ĉefe uzas Geiger-reĝimon APD. Geiger-reĝimoj APD havas altan sentemon je la nivelo de unuopa fotono kaj altan respondrapidon de dekoj da nanosekundoj por atingi altan tempan precizecon. Tamen, Geiger-reĝimo APD havas kelkajn problemojn, kiel ekzemple detektila morta tempo, malalta detekta efikeco, granda optika krucvortenigmo kaj malalta spaca distingivo, do malfacilas optimumigi la kontraŭdiron inter alta detekta indico kaj malalta falsa alarmo-indico. Fotonkalkuliloj bazitaj sur preskaŭ senbruaj alt-gajnaj HgCdTe APD-aparatoj funkcias en lineara reĝimo, ne havas limigojn pri morta tempo kaj krucparolado, ne havas post-pulson asociitan kun Geiger-reĝimo, ne bezonas sensoigajn cirkvitojn, havas ultra-altan dinamikan gamon, larĝan kaj agordeblan spektran respondintervalon, kaj povas esti sendepende optimumigitaj por detekta efikeco kaj falsa kalkul-indico. Ĝi malfermas novan aplikan kampon de infraruĝa fotonkalkula bildigo, estas grava evolua direkto de fotonkalkulaj aparatoj, kaj havas larĝajn aplikajn perspektivojn en astronomia observado, liberspaca komunikado, aktiva kaj pasiva bildigo, franĝa spurado kaj tiel plu.
Principo de fotonkalkulado en HgCdTe APD-aparatoj
APD-fotodetektilaj aparatoj bazitaj sur HgCdTe-materialoj povas kovri larĝan gamon da ondolongoj, kaj la jonigaj koeficientoj de elektronoj kaj truoj estas tre malsamaj (vidu Figuron 1 (a)). Ili montras multiplikan mekanismon de ununura portanto ene de la lima ondolongo de 1,3~11 µm. Preskaŭ ne estas troa bruo (kompare kun la troa bruofaktoro FSi~2-3 de Si APD-aparatoj kaj FIII-V~4-5 de aparatoj de la III-V familio (vidu Figuron 1 (b)), tiel ke la signalo-bruo-rilatumo de la aparatoj preskaŭ ne malpliiĝas kun la pliiĝo de gajno, kio estas ideala infraruĝa...lavanga fotodetektilo.
FIG. 1 (a) Rilato inter la rilatumo de la koeficiento de jonigo al la efiko de hidrarga kadmia telurida materialo kaj la komponanto x de Cd; (b) Komparo de la troa bruofaktoro F de APD-aparatoj kun malsamaj materialsistemoj
Fotonkalkula teknologio estas nova teknologio, kiu povas ciferece eltiri optikajn signalojn el termika bruo per solvado de la fotoelektronaj pulsoj generitaj defotodetektilopost ricevo de unuopa fotono. Ĉar la signalo en malalta lumo estas pli disigita en la tempa domajno, la elektra signalo eligita de la detektilo ankaŭ estas natura kaj diskreta. Laŭ ĉi tiu karakterizaĵo de malforta lumo, pulsa amplifikado, pulsa diskriminacio kaj ciferecaj nombraj teknikoj estas kutime uzataj por detekti ekstreme malfortan lumon. Moderna fotona nombra teknologio havas multajn avantaĝojn, kiel altan signalo-bruo-rilatumon, altan diskriminacion, altan mezurprecizecon, bonan kontraŭdrivon, bonan tempostabilecon, kaj povas eligi datumojn al la komputilo en la formo de cifereca signalo por posta analizo kaj prilaborado, kio estas nekomparebla de aliaj detektaj metodoj. Nuntempe, la fotona nombra sistemo estas vaste uzata en la kampo de industria mezurado kaj detekto en malalta lumo, kiel ekzemple nelineara optiko, molekula biologio, ultra-alta rezolucia spektroskopio, astronomia fotometrio, mezurado de atmosfera poluado, ktp., kiuj rilatas al la akiro kaj detekto de malfortaj lumsignaloj. La hidrarga kadmia telurida lavanga fotodetektilo preskaŭ ne havas troan bruon, dum la gajno pliiĝas, la signalo-bruo-rilatumo ne malfortiĝas, kaj ne ekzistas morta tempo kaj post-pulsa limigo rilata al Geiger-lavangaj aparatoj, kio estas tre taŭga por apliko en fotonkalkulado, kaj estas grava evolua direkto de fotonkalkuladaj aparatoj en la estonteco.
Afiŝtempo: 14-a de januaro 2025