परिचय, फोटॉन गिनती प्रकार रैखिक हिमस्खलन फोटो डिटेक्टर

परिचय, फोटॉन गिनती प्रकाररैखिक हिमस्खलन फोटो डिटेक्टर

फोटॉन काउंटिंग 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 इलेक्ट्रिकल सिग्नल की प्राकृतिक असतत विशेषताओं का उपयोग करके एक निश्चित अवधि में डिटेक्टर द्वारा आउटपुट किए गए फोटॉन की संख्या को रिकॉर्ड कर सकती है, और फोटॉन मीटर के मूल्य के अनुसार मापा लक्ष्य की जानकारी की गणना कर सकती है। अत्यंत कमजोर प्रकाश का पता लगाने का एहसास करने 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 ऐसा उपकरण है जो प्रकाश संकेतों का पता लगाने के लिए आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करता है। वैक्यूम उपकरणों की तुलना में, सॉलिड-स्टेट उपकरणों में प्रतिक्रिया गति, डार्क काउंट, बिजली की खपत, वॉल्यूम और चुंबकीय क्षेत्र संवेदनशीलता आदि में स्पष्ट लाभ हैं। वैज्ञानिकों ने सॉलिड-स्टेट APD फोटॉन काउंटिंग इमेजिंग तकनीक पर आधारित शोध किया है।

एपीडी फोटोडिटेक्टर डिवाइसगीजर मोड (जीएम) और रैखिक 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 और उच्च समय सटीकता प्राप्त करने के लिए दसियों नैनोसेकंड की उच्च प्रतिक्रिया गति होती है। हालांकि, 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 गलत अलार्म दर के बीच विरोधाभास को अनुकूलित करना मुश्किल है। लगभग नीरव उच्च-लाभ वाले HgCdTe APD उपकरणों पर आधारित फोटॉन काउंटर रैखिक मोड में काम करते हैं, इनमें कोई डेड टाइम और क्रॉसस्टॉक प्रतिबंध नहीं होते हैं यह अवरक्त फोटॉन गिनती इमेजिंग का एक नया अनुप्रयोग क्षेत्र खोलता है, फोटॉन गिनती उपकरणों की एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है, और खगोलीय अवलोकन, मुक्त अंतरिक्ष संचार, सक्रिय और निष्क्रिय इमेजिंग, फ्रिंज ट्रैकिंग आदि में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

HgCdTe APD उपकरणों में फोटॉन गणना का सिद्धांत

HgCdTe सामग्रियों पर आधारित APD फोटोडिटेक्टर डिवाइस तरंगदैर्घ्य 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 डिवाइस के अतिरिक्त शोर कारक FSi~2-3 और III-V परिवार के डिवाइस के FIII-V~4-5 (चित्र 1 (बी) देखें) की तुलना में, ताकि डिवाइस का सिग्नल-टू-शोर अनुपात लाभ की वृद्धि के साथ लगभग कम न हो, जो एक आदर्श अवरक्त हैहिमस्खलन फोटो डिटेक्टर.

चित्र 1 (क) पारा कैडमियम टेल्यूराइड सामग्री के प्रभाव आयनीकरण गुणांक अनुपात और Cd के घटक x के बीच संबंध; (ख) विभिन्न सामग्री प्रणालियों के साथ APD उपकरणों के अतिरिक्त शोर कारक F की तुलना

फोटॉन गणना प्रौद्योगिकी एक नई प्रौद्योगिकी है जो एक इलेक्ट्रॉन द्वारा उत्पन्न फोटोइलेक्ट्रॉन स्पंदों को हल करके थर्मल शोर से ऑप्टिकल संकेतों को डिजिटल रूप से निकाल सकती है।फोटोडिटेक्टरएकल फोटॉन प्राप्त करने के बाद। चूंकि कम-प्रकाश संकेत समय डोमेन में अधिक फैला हुआ है, डिटेक्टर द्वारा विद्युत संकेत आउटपुट भी प्राकृतिक और असतत है। कमजोर रोशनी की इस विशेषता के अनुसार, पल्स प्रवर्धन, पल्स भेदभाव और डिजिटल गिनती तकनीकों का उपयोग आमतौर पर अत्यंत कमजोर रोशनी का पता लगाने के लिए किया जाता है। आधुनिक फोटॉन काउंटिंग 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 और प्रसंस्करण के लिए डिजिटल सिग्नल के रूप में कंप्यूटर को डेटा आउटपुट कर सकता है, जो अन्य पता लगाने के तरीकों से बेजोड़ है। वर्तमान में, फोटॉन काउंटिंग सिस्टम का व्यापक रूप से औद्योगिक माप और कम-प्रकाश पहचान के क्षेत्र में उपयोग किया गया है, जैसे कि नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स, आणविक जीव विज्ञान, अल्ट्रा-हाई रेजोल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी, खगोलीय फोटोमेट्री, वायुमंडलीय प्रदूषण माप, आदि पारा कैडमियम टेल्यूराइड हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर में लगभग कोई अतिरिक्त शोर नहीं होता है, जैसे-जैसे लाभ बढ़ता है, सिग्नल-टू-शोर अनुपात क्षय नहीं होता है, और गीजर हिमस्खलन उपकरणों से संबंधित कोई मृत समय और पोस्ट-पल्स प्रतिबंध नहीं होता है, जो फोटॉन गिनती में आवेदन के लिए बहुत उपयुक्त है, और भविष्य में फोटॉन गिनती उपकरणों की एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है।