పరిచయం, ఫోటాన్ లెక్కింపు రకం లీనియర్ అవలాంచ్ ఫోటోడెటెక్టర్

పరిచయం, ఫోటాన్ లెక్కింపు రకంలీనియర్ హిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్

ఫోటాన్ లెక్కింపు సాంకేతికత ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల రీడౌట్ శబ్దాన్ని అధిగమించడానికి ఫోటాన్ సిగ్నల్‌ను పూర్తిగా విస్తరించగలదు మరియు బలహీన కాంతి వికిరణం కింద డిటెక్టర్ అవుట్‌పుట్ ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్ యొక్క సహజ వివిక్త లక్షణాలను ఉపయోగించి నిర్దిష్ట వ్యవధిలో డిటెక్టర్ ద్వారా ఫోటాన్ అవుట్‌పుట్ సంఖ్యను రికార్డ్ చేస్తుంది. , మరియు ఫోటాన్ మీటర్ విలువ ప్రకారం కొలవబడిన లక్ష్యం యొక్క సమాచారాన్ని లెక్కించండి. చాలా బలహీనమైన కాంతి గుర్తింపును గ్రహించడానికి, ఫోటాన్ డిటెక్షన్ సామర్ధ్యంతో అనేక రకాలైన సాధనాలు వివిధ దేశాలలో అధ్యయనం చేయబడ్డాయి. ఘన స్థితి అవలాంచ్ ఫోటోడియోడ్ (APD ఫోటోడెటెక్టర్) అనేది కాంతి సంకేతాలను గుర్తించడానికి అంతర్గత ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించే పరికరం. వాక్యూమ్ పరికరాలతో పోలిస్తే, సాలిడ్-స్టేట్ పరికరాలు ప్రతిస్పందన వేగం, డార్క్ కౌంట్, పవర్ వినియోగం, వాల్యూమ్ మరియు మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ సెన్సిటివిటీ మొదలైన వాటిలో స్పష్టమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. శాస్త్రవేత్తలు సాలిడ్-స్టేట్ APD ఫోటాన్ కౌంటింగ్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ ఆధారంగా పరిశోధనలు చేశారు.

APD ఫోటోడెటెక్టర్ పరికరంగీగర్ మోడ్ (GM) మరియు లీనియర్ మోడ్ (LM) రెండు వర్కింగ్ మోడ్‌లను కలిగి ఉంది, ప్రస్తుత APD ఫోటాన్ కౌంటింగ్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ ప్రధానంగా గీగర్ మోడ్ APD పరికరాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. గీగర్ మోడ్ APD పరికరాలు ఒకే ఫోటాన్ స్థాయిలో అధిక సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు అధిక సమయ ఖచ్చితత్వాన్ని పొందేందుకు పదుల నానోసెకన్ల అధిక ప్రతిస్పందన వేగం కలిగి ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, గీగర్ మోడ్ APDలో డిటెక్టర్ డెడ్ టైమ్, తక్కువ డిటెక్షన్ సామర్థ్యం, ​​పెద్ద ఆప్టికల్ క్రాస్‌వర్డ్ మరియు తక్కువ ప్రాదేశిక రిజల్యూషన్ వంటి కొన్ని సమస్యలు ఉన్నాయి, కాబట్టి అధిక గుర్తింపు రేటు మరియు తక్కువ తప్పుడు అలారం రేటు మధ్య వైరుధ్యాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం కష్టం. శబ్దం లేని హై-గెయిన్ HgCdTe APD పరికరాల ఆధారంగా ఫోటాన్ కౌంటర్లు లీనియర్ మోడ్‌లో పనిచేస్తాయి, డెడ్ టైమ్ మరియు క్రాస్‌స్టాక్ పరిమితులు లేవు, గీగర్ మోడ్‌తో పోస్ట్-పల్స్ అనుబంధించబడవు, క్వెన్చ్ సర్క్యూట్‌లు అవసరం లేదు, అల్ట్రా-హై డైనమిక్ రేంజ్, వైడ్ కలిగి ఉంటాయి మరియు ట్యూనబుల్ స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందన పరిధి, మరియు గుర్తింపు సామర్థ్యం మరియు తప్పుడు గణన రేటు కోసం స్వతంత్రంగా ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. ఇది ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఫోటాన్ కౌంటింగ్ ఇమేజింగ్ యొక్క కొత్త అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌ను తెరుస్తుంది, ఇది ఫోటాన్ లెక్కింపు పరికరాల యొక్క ముఖ్యమైన అభివృద్ధి దిశ, మరియు ఖగోళ పరిశీలన, ఫ్రీ స్పేస్ కమ్యూనికేషన్, యాక్టివ్ మరియు పాసివ్ ఇమేజింగ్, ఫ్రింజ్ ట్రాకింగ్ మొదలైన వాటిలో విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలను కలిగి ఉంది.

HgCdTe APD పరికరాలలో ఫోటాన్ లెక్కింపు సూత్రం

HgCdTe పదార్థాలపై ఆధారపడిన APD ఫోటోడెటెక్టర్ పరికరాలు విస్తృతమైన తరంగదైర్ఘ్యాలను కవర్ చేయగలవు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల అయనీకరణ గుణకాలు చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి (మూర్తి 1 (a) చూడండి). అవి 1.3~11 µm యొక్క కట్-ఆఫ్ తరంగదైర్ఘ్యం లోపల ఒకే క్యారియర్ గుణకార యంత్రాంగాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. దాదాపుగా అదనపు శబ్దం లేదు (Si APD పరికరాల యొక్క అదనపు శబ్దం కారకం FSi~2-3 మరియు III-V కుటుంబ పరికరాల FIII-V~4-5తో పోలిస్తే (మూర్తి 1 (బి) చూడండి), తద్వారా సిగ్నల్- పరికరాల యొక్క శబ్దం నిష్పత్తి లాభం పెరుగుదలతో దాదాపుగా తగ్గదు, ఇది ఆదర్శవంతమైన పరారుణహిమపాతం ఫోటోడెటెక్టర్.

అంజీర్. 1 (a) పాదరసం కాడ్మియం టెల్లరైడ్ పదార్థం మరియు Cd యొక్క భాగం x యొక్క ప్రభావ అయనీకరణ గుణకం నిష్పత్తి మధ్య సంబంధం; (బి) వివిధ మెటీరియల్ సిస్టమ్‌లతో APD పరికరాల అదనపు నాయిస్ ఫ్యాక్టర్ F పోలిక

ఫోటాన్ లెక్కింపు సాంకేతికత అనేది ఒక కొత్త సాంకేతికత, ఇది ఒక ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ పల్స్‌లను పరిష్కరించడం ద్వారా థర్మల్ శబ్దం నుండి ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లను డిజిటల్‌గా సంగ్రహించగలదు.ఫోటో డిటెక్టర్ఒకే ఫోటాన్‌ను స్వీకరించిన తర్వాత. తక్కువ-కాంతి సిగ్నల్ సమయ డొమైన్‌లో ఎక్కువగా చెదరగొట్టబడినందున, డిటెక్టర్ ద్వారా విద్యుత్ సిగ్నల్ అవుట్‌పుట్ కూడా సహజంగా మరియు వివిక్తంగా ఉంటుంది. బలహీన కాంతి యొక్క ఈ లక్షణం ప్రకారం, పల్స్ యాంప్లిఫికేషన్, పల్స్ వివక్ష మరియు డిజిటల్ లెక్కింపు పద్ధతులు సాధారణంగా చాలా బలహీనమైన కాంతిని గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఆధునిక ఫోటాన్ లెక్కింపు సాంకేతికత అధిక సిగ్నల్-టు-నాయిస్ రేషియో, అధిక వివక్ష, అధిక కొలత ఖచ్చితత్వం, మంచి యాంటీ డ్రిఫ్ట్, మంచి సమయ స్థిరత్వం వంటి అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు తదుపరి విశ్లేషణ కోసం డిజిటల్ సిగ్నల్ రూపంలో కంప్యూటర్‌కు డేటాను అవుట్‌పుట్ చేయగలదు. మరియు ప్రాసెసింగ్, ఇది ఇతర గుర్తింపు పద్ధతులతో సరిపోలలేదు. ప్రస్తుతం, ఫోటాన్ లెక్కింపు వ్యవస్థ పారిశ్రామిక కొలత మరియు తక్కువ-కాంతి గుర్తింపు రంగంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది, నాన్ లీనియర్ ఆప్టిక్స్, మాలిక్యులర్ బయాలజీ, అల్ట్రా-హై రిజల్యూషన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ, ఖగోళ ఫోటోమెట్రీ, వాతావరణ కాలుష్య కొలత మొదలైనవి. బలహీన కాంతి సంకేతాలను పొందడం మరియు గుర్తించడం. పాదరసం కాడ్మియం టెల్యురైడ్ అవలాంచ్ ఫోటోడెటెక్టర్‌లో దాదాపుగా అదనపు శబ్దం ఉండదు, లాభం పెరిగేకొద్దీ, సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి క్షీణించదు మరియు గీగర్ హిమపాతం పరికరాలకు సంబంధించి డెడ్ టైమ్ మరియు పోస్ట్-పల్స్ పరిమితి లేదు, ఇది చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది. ఫోటాన్ లెక్కింపులో అప్లికేషన్, మరియు భవిష్యత్తులో ఫోటాన్ లెక్కింపు పరికరాల యొక్క ముఖ్యమైన అభివృద్ధి దిశ.