Sarrera, fotoien zenbaketa motaelur-jausi fotodetektagailu lineala
Fotoiak zenbatzeko teknologiak fotoi-seinalea guztiz anplifikatu dezake gailu elektronikoen irakurketa zarata gainditzeko, eta detektagailuak denbora-tarte jakin batean ateratako fotoi kopurua erregistratu dezake, detektagailuaren irteerako seinale elektrikoaren ezaugarri naturalak erabiliz, argi irradiazio ahulean. , eta kalkulatu neurtutako xedearen informazioa fotoi-neurgailuaren balioaren arabera. Argiaren detekzio oso ahula lortzeko, hainbat herrialdetan fotoiak detektatzeko gaitasuna duten tresna mota asko aztertu dira. Egoera solidoko elur-jausi fotodiodoa (APD fotodetektagailua) barne-efektu fotoelektrikoa erabiltzen duen gailu bat da, argi-seinaleak detektatzeko. Hutseko gailuekin alderatuta, egoera solidoko gailuek abantaila nabariak dituzte erantzun-abiaduran, zenbaketa ilunetan, energia-kontsumoan, bolumenean eta eremu magnetikoaren sentikortasunean, etab. Zientzialariek egoera solidoko APD fotoiak zenbatzeko irudien teknologian oinarritutako ikerketak egin dituzte.
APD fotodetektagailu gailuaGeiger modua (GM) eta modu lineala (LM) bi lan-modu ditu, egungo APD fotoien zenbaketa irudien teknologiak Geiger modua APD gailua erabiltzen du batez ere. Geiger moduko APD gailuek sentsibilitate handia dute fotoi bakarrean eta hamarnaka nanosegundoko erantzun-abiadura handia dute denboraren zehaztasun handia lortzeko. Hala ere, Geiger moduko APD-k arazo batzuk ditu, hala nola detektagailuaren denbora hila, detekzio-eraginkortasun baxua, gurutzegrama optiko handia eta bereizmen espazial baxua, beraz, zaila da detekzio-tasa altuaren eta alarma faltsu-tasa baxuaren arteko kontraesana optimizatzea. Ia zaratarik gabeko irabazi handiko HgCdTe APD gailuetan oinarritutako fotoi-kontagailuek modu linealean funtzionatzen dute, ez dute denbora hilik eta diafonia-murrizketarik, ez dute Geiger moduarekin lotutako pultsu ostekorik, ez dute itzaltze-zirkuiturik behar, barruti dinamiko ultra-altua dute, zabala. eta erantzun espektral sintonizagarria, eta modu independentean optimizatu daiteke detekzio-eraginkortasunerako eta zenbaketa-tasa faltsurako. Infragorrien fotoien zenbaketa irudien aplikazio eremu berri bat irekitzen du, fotoiak zenbatzeko gailuen garapen-norabide garrantzitsua da eta aplikazio-itxaropen zabalak ditu behaketa astronomikoan, espazio libreko komunikazioan, irudi aktibo eta pasiboan, ertz-jarraipenean eta abarretan.
HgCdTe APD gailuetan fotoien zenbaketaren printzipioa
HgCdTe materialetan oinarritutako APD fotodetektagailuek uhin-luzera ugari estal ditzakete, eta elektroien eta zuloen ionizazio-koefizienteak oso desberdinak dira (ikus 1. irudia (a)). Eramaile bakarreko biderkatze-mekanismoa erakusten dute 1,3~11 µm-ko ebaki-luzeraren barruan. Ez dago ia gehiegizko zaratarik (Si APD gailuen FSi~2-3 eta III-V familiako FIII-V~4-5 gailuen gehiegizko zarata-faktorearekin alderatuta (ikus 1 (b) irudia), seinalea- Gailuen zarata-erlazioa ia ez da gainbehera handitzean, infragorri ideala baitaelur-jausi fotodetektagailua.
IRUDIA. 1 (a) Merkurio-kadmio-telururoaren materialaren inpaktuaren ionizazio-koefizientearen eta Cd-ren x osagaiaren arteko erlazioa; (b) APD gailuen F gehiegizko zarata-faktorea material-sistema desberdinekin alderatzea
Fotoiak zenbatzeko teknologia zarata termikotik seinale optikoak digitalki atera ditzakeen teknologia berri bat da, batek sortutako fotoelektroien pultsuak ebatziz.fotodetektagailuafotoi bakarra jaso ondoren. Argi gutxiko seinalea denbora-eremuan sakabanatuago dagoenez, detektagailuaren seinale elektrikoa ere naturala eta diskretua da. Argi ahularen ezaugarri honen arabera, pultsuen anplifikazioa, pultsuen diskriminazioa eta zenbaketa digitala teknikak erabili ohi dira oso argi ahula detektatzeko. Fotoiak zenbatzeko teknologia modernoak abantaila asko ditu, hala nola, seinale-zarata erlazio handia, diskriminazio handia, neurketaren zehaztasun handia, desbideratze-kontrako ona, denbora-egonkortasun ona eta datuak ordenagailura seinale digital moduan atera ditzake gero analisirako. eta prozesatzea, beste detekzio-metodo batzuekin parekatzen ez dutena. Gaur egun, fotoiak zenbatzeko sistema oso erabilia izan da industria neurketaren eta argi gutxiko detekzioen arloan, hala nola, optika ez-lineala, biologia molekularra, bereizmen ultra-altuko espektroskopia, fotometria astronomikoa, kutsadura atmosferikoaren neurketa, etab. argi-seinale ahulak eskuratu eta detektatzeko. Merkurio-kadmio-tellururo elur-jausi fotodetektagailuak ez du ia gehiegizko zaratarik, irabazia handitzen den heinean, seinale-zarata erlazioa ez da usteltzen eta Geiger elur-jausi gailuekin erlazionatutako denbora hil eta pultsu osteko murrizketarik ez dago, hau da, oso egokia. fotoiak zenbatzeko aplikazioa, eta etorkizunean fotoiak zenbatzeko gailuen garapen norabide garrantzitsua da.
Argitalpenaren ordua: 2025-01-14