परिचय, फोटॉन गिनती प्रकार रैखिक हिमस्खलन फोटोडेटेक्टर

परिचय, फोटॉन गिनती प्रकाररैखिक हिमस्खलन फोटोडेटेक्टर

फोटॉन काउंटिंग तकनीक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रीडआउट शोर को दूर करने के लिए फोटॉन सिग्नल को पूरी तरह से बढ़ा सकती है, और डिटेक्टर द्वारा फोटॉन आउटपुट की संख्या को एक निश्चित अवधि में रिकॉर्डर आउटपुट इलेक्ट्रिकल सिग्नल की प्राकृतिक असतत विशेषताओं का उपयोग करके कमजोर प्रकाश विकिरण के तहत रिकॉर्ड कर सकती है, और फोटॉन मीटर के मूल्य के अनुसार मापा लक्ष्य की जानकारी की गणना कर सकती है। बेहद कमजोर प्रकाश का पता लगाने के लिए, विभिन्न देशों में फोटॉन डिटेक्शन क्षमता के साथ कई अलग -अलग प्रकार के उपकरणों का अध्ययन किया गया है। एक ठोस राज्य हिमस्खलन फोटोडायोड (एपीडी फोटोडेटेक्टर) एक उपकरण है जो आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव टोडेक्ट प्रकाश संकेतों का उपयोग करता है। वैक्यूम उपकरणों की तुलना में, ठोस-राज्य उपकरणों के पास प्रतिक्रिया की गति, डार्क काउंट, बिजली की खपत, मात्रा और चुंबकीय क्षेत्र संवेदनशीलता आदि में स्पष्ट लाभ हैं। वैज्ञानिकों ने ठोस-राज्य एपीडी फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग तकनीक के आधार पर अनुसंधान किया है।

एपीडी फोटोडेटेक्टर डिवाइसGeiger मोड (GM) और रैखिक मोड (LM) दो काम करने वाले मोड हैं, वर्तमान APD फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग तकनीक मुख्य रूप से Geiger मोड APD डिवाइस का उपयोग करती है। गीगर मोड एपीडी उपकरणों में एकल फोटॉन के स्तर पर उच्च संवेदनशीलता होती है और उच्च समय की सटीकता प्राप्त करने के लिए दसियों नैनोसेकंड की उच्च प्रतिक्रिया गति होती है। हालांकि, गीगर मोड एपीडी में कुछ समस्याएं हैं जैसे कि डिटेक्टर डेड टाइम, कम डिटेक्शन दक्षता, बड़े ऑप्टिकल क्रॉसवर्ड और कम स्थानिक रिज़ॉल्यूशन, इसलिए उच्च पहचान दर और कम झूठी अलार्म दर के बीच विरोधाभास को अनुकूलित करना मुश्किल है। फोटॉन काउंटरों के पास-बिना नहीं-उच्च-लाभ वाले HGCDTE APD उपकरणों के आधार पर रैखिक मोड में संचालित होता है, कोई मृत समय और क्रॉसस्टॉक प्रतिबंध नहीं है, गीगर मोड से जुड़े कोई पोस्ट-पल्स नहीं है, बुझाने के सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है, अल्ट्रा-हाई डायनामिक रेंज, वाइड और ट्यूनेबल स्पेक्ट्रल रिस्पांस रेंज है, और स्वतंत्र रूप से पता लगाने के लिए तैयार हो सकता है। यह इन्फ्रारेड फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग का एक नया एप्लिकेशन फ़ील्ड खोलता है, फोटॉन काउंटिंग डिवाइसों की एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है, और इसमें खगोलीय अवलोकन, मुक्त अंतरिक्ष संचार, सक्रिय और निष्क्रिय इमेजिंग, फ्रिंज ट्रैकिंग और इतने पर व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

HGCDTE APD उपकरणों में फोटॉन की गिनती का सिद्धांत

HGCDTE सामग्री पर आधारित APD फोटोडेटेक्टर डिवाइस तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर कर सकते हैं, और इलेक्ट्रॉनों और छेद के आयनीकरण गुणांक बहुत अलग हैं (चित्र 1 (ए) देखें)। वे 1.3 ~ 11 माइक्रोन के कट-ऑफ वेवलेंथ के भीतर एक एकल वाहक गुणन तंत्र का प्रदर्शन करते हैं। लगभग कोई अतिरिक्त शोर नहीं है (एसआई एपीडी उपकरणों के अतिरिक्त शोर कारक fsi ~ 2-3 के साथ तुलना में और III-V परिवार के उपकरणों के Fiii-V ~ 4-5 (चित्र 1 (b) देखें), ताकि उपकरणों का सिग्नल-टू-शोर अनुपात लगभग लाभ की वृद्धि के साथ गिरावट न हो, जो एक आदर्श उल्लंघन हैहिमस्खलन फोटोडेटेक्टर.

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 काउंटिंग तकनीक एक नई तकनीक है जो डिजिटल रूप से थर्मल शोर से ऑप्टिकल सिग्नल निकाल सकती है।फोटोडिटेक्टरएक ही फोटॉन प्राप्त करने के बाद। चूंकि कम-लाइट सिग्नल समय डोमेन में अधिक फैलाया जाता है, इसलिए डिटेक्टर द्वारा विद्युत सिग्नल आउटपुट भी प्राकृतिक और असतत होता है। कमजोर प्रकाश की इस विशेषता के अनुसार, पल्स प्रवर्धन, पल्स भेदभाव और डिजिटल काउंटिंग तकनीकों का उपयोग आमतौर पर बेहद कमजोर प्रकाश का पता लगाने के लिए किया जाता है। आधुनिक फोटॉन काउंटिंग तकनीक के कई फायदे हैं, जैसे कि उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात, उच्च भेदभाव, उच्च माप सटीकता, अच्छा एंटी-ड्रिफ्ट, अच्छा समय स्थिरता, और बाद के विश्लेषण और प्रसंस्करण के लिए डिजिटल सिग्नल के रूप में कंप्यूटर को डेटा आउटपुट कर सकते हैं, जो अन्य पहचान विधियों द्वारा बेजोड़ है। वर्तमान में, फोटॉन काउंटिंग सिस्टम का उपयोग औद्योगिक माप और कम-प्रकाश का पता लगाने के क्षेत्र में व्यापक रूप से किया गया है, जैसे कि नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स, आणविक जीव विज्ञान, अल्ट्रा-हाई रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी, खगोलीय फोटोमेट्री, वायुमंडलीय प्रदूषण मापन, आदि, जो कमजोर प्रकाश संकेतों के अधिग्रहण और पता लगाने से संबंधित हैं। मर्करी कैडमियम टेलुराइड एवलांच फोटोडेटेक्टर में लगभग कोई अधिक शोर नहीं है, क्योंकि लाभ बढ़ता है, सिग्नल-टू-शोर अनुपात क्षय नहीं करता है, और गीगर एवेल्च डिवाइसेस से संबंधित कोई मृत समय और पोस्ट-पल्स प्रतिबंध नहीं है, जो फोटॉन काउंटिंग में आवेदन के लिए बहुत उपयुक्त है, और भविष्य में फोटॉन गिनती उपकरणों की एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है।