परिचय, फोटॉन गिनती प्रकार रैखिक हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

परिचय, फोटॉन गणना प्रकाररैखिक हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर

फोटॉन गिनती तकनीक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रीडआउट शोर को दूर करने के लिए फोटॉन सिग्नल को पूरी तरह से बढ़ा सकती है, और कमजोर प्रकाश विकिरण के तहत डिटेक्टर आउटपुट विद्युत सिग्नल की प्राकृतिक असतत विशेषताओं का उपयोग करके एक निश्चित अवधि में डिटेक्टर द्वारा फोटॉन आउटपुट की संख्या को रिकॉर्ड कर सकती है। , और फोटॉन मीटर के मूल्य के अनुसार मापा लक्ष्य की जानकारी की गणना करें। बेहद कमजोर रोशनी का पता लगाने के लिए, विभिन्न देशों में फोटॉन का पता लगाने की क्षमता वाले कई अलग-अलग प्रकार के उपकरणों का अध्ययन किया गया है। एक ठोस अवस्था हिमस्खलन फोटोडायोड (एपीडी फोटोडिटेक्टर) एक उपकरण है जो प्रकाश संकेतों का पता लगाने के लिए आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करता है। वैक्यूम उपकरणों की तुलना में, सॉलिड-स्टेट डिवाइसों में प्रतिक्रिया गति, डार्क काउंट, बिजली की खपत, वॉल्यूम और चुंबकीय क्षेत्र संवेदनशीलता आदि में स्पष्ट लाभ होते हैं। वैज्ञानिकों ने सॉलिड-स्टेट एपीडी फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग तकनीक पर आधारित शोध किया है।

एपीडी फोटोडिटेक्टर डिवाइसइसमें गीजर मोड (जीएम) और लीनियर मोड (एलएम) दो कार्य मोड हैं, वर्तमान एपीडी फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग तकनीक मुख्य रूप से गीजर मोड एपीडी डिवाइस का उपयोग करती है। गीजर मोड एपीडी उपकरणों में एकल फोटॉन के स्तर पर उच्च संवेदनशीलता होती है और उच्च समय सटीकता प्राप्त करने के लिए दसियों नैनोसेकंड की उच्च प्रतिक्रिया गति होती है। हालाँकि, गीजर मोड एपीडी में डिटेक्टर डेड टाइम, कम डिटेक्शन दक्षता, बड़े ऑप्टिकल क्रॉसवर्ड और कम स्थानिक रिज़ॉल्यूशन जैसी कुछ समस्याएं हैं, इसलिए उच्च डिटेक्शन दर और कम झूठी अलार्म दर के बीच विरोधाभास को अनुकूलित करना मुश्किल है। निकट-नीरव उच्च-लाभ HgCdTe APD उपकरणों पर आधारित फोटॉन काउंटर रैखिक मोड में काम करते हैं, कोई मृत समय और क्रॉसस्टॉक प्रतिबंध नहीं है, गीजर मोड से जुड़ा कोई पोस्ट-पल्स नहीं है, क्वेंच सर्किट की आवश्यकता नहीं है, अल्ट्रा-उच्च गतिशील रेंज है, विस्तृत है और ट्यून करने योग्य वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया रेंज, और पता लगाने की दक्षता और झूठी गणना दर के लिए स्वतंत्र रूप से अनुकूलित किया जा सकता है। यह इन्फ्रारेड फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग का एक नया अनुप्रयोग क्षेत्र खोलता है, फोटॉन काउंटिंग उपकरणों की एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है, और इसमें खगोलीय अवलोकन, मुक्त अंतरिक्ष संचार, सक्रिय और निष्क्रिय इमेजिंग, फ्रिंज ट्रैकिंग आदि में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

HgCdTe APD उपकरणों में फोटॉन गिनती का सिद्धांत

HgCdTe सामग्रियों पर आधारित APD फोटोडिटेक्टर उपकरण तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर कर सकते हैं, और इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के आयनीकरण गुणांक बहुत भिन्न होते हैं (चित्र 1 (ए) देखें)। वे 1.3~11 µm की कट-ऑफ तरंगदैर्घ्य के भीतर एकल वाहक गुणन तंत्र प्रदर्शित करते हैं। लगभग कोई अतिरिक्त शोर नहीं है (Si APD उपकरणों के अतिरिक्त शोर कारक FSi~2-3 और III-V परिवार उपकरणों के FIII-V~4-5 की तुलना में (चित्र 1 (बी) देखें), ताकि सिग्नल- उपकरणों का शोर अनुपात लाभ में वृद्धि के साथ लगभग कम नहीं होता है, जो एक आदर्श अवरक्त हैहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर.

अंजीर। 1 (ए) पारा कैडमियम टेलुराइड सामग्री और सीडी के घटक एक्स के प्रभाव आयनीकरण गुणांक अनुपात के बीच संबंध; (बी) विभिन्न सामग्री प्रणालियों के साथ एपीडी उपकरणों के अतिरिक्त शोर कारक एफ की तुलना

फोटॉन गिनती तकनीक एक नई तकनीक है जो थर्मल शोर से उत्पन्न फोटोइलेक्ट्रॉन दालों को हल करके डिजिटल रूप से ऑप्टिकल सिग्नल निकाल सकती है।फोटोडिटेक्टरएक फोटॉन प्राप्त करने के बाद. चूंकि कम रोशनी वाला सिग्नल समय क्षेत्र में अधिक फैला हुआ होता है, इसलिए डिटेक्टर द्वारा विद्युत सिग्नल आउटपुट भी प्राकृतिक और अलग होता है। कमजोर रोशनी की इस विशेषता के अनुसार, बेहद कमजोर रोशनी का पता लगाने के लिए आमतौर पर पल्स प्रवर्धन, पल्स भेदभाव और डिजिटल गिनती तकनीकों का उपयोग किया जाता है। आधुनिक फोटॉन गिनती तकनीक के कई फायदे हैं, जैसे उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात, उच्च भेदभाव, उच्च माप सटीकता, अच्छा एंटी-ड्रिफ्ट, अच्छा समय स्थिरता, और बाद के विश्लेषण के लिए डिजिटल सिग्नल के रूप में कंप्यूटर पर डेटा आउटपुट कर सकता है। और प्रसंस्करण, जो अन्य पता लगाने के तरीकों से बेजोड़ है। वर्तमान में, फोटॉन गिनती प्रणाली का व्यापक रूप से औद्योगिक माप और कम रोशनी का पता लगाने के क्षेत्र में उपयोग किया गया है, जैसे कि नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स, आणविक जीवविज्ञान, अल्ट्रा-उच्च रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी, खगोलीय फोटोमेट्री, वायुमंडलीय प्रदूषण माप इत्यादि, जो संबंधित हैं कमजोर प्रकाश संकेतों का अधिग्रहण और पता लगाना। पारा कैडमियम टेलुराइड हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर में लगभग कोई अतिरिक्त शोर नहीं होता है, जैसे-जैसे लाभ बढ़ता है, सिग्नल-टू-शोर अनुपात कम नहीं होता है, और गीजर हिमस्खलन उपकरणों से संबंधित कोई मृत समय और पोस्ट-पल्स प्रतिबंध नहीं है, जो बहुत उपयुक्त है फोटॉन गिनती में अनुप्रयोग, और भविष्य में फोटॉन गिनती उपकरणों की एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है।