ആമുഖം, ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് തരം ലീനിയർ അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡെറ്റക്റ്റർ

ആമുഖം, ഫോട്ടോൺ എണ്ണൽ തരംലീനിയർ അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡിറ്റക്റ്റർ

ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ വായനാ ശബ്‌ദത്തെ മറികടക്കാൻ ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഫോട്ടോൺ സിഗ്നലിനെ പൂർണ്ണമായി വർധിപ്പിക്കാനും ദുർബലമായ പ്രകാശ വികിരണത്തിന് കീഴിൽ ഡിറ്റക്ടർ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഇലക്ട്രിക്കൽ സിഗ്നലിൻ്റെ സ്വാഭാവിക വ്യതിരിക്തമായ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തിനുള്ളിൽ ഡിറ്റക്ടർ മുഖേന ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം രേഖപ്പെടുത്താനും കഴിയും. , ഫോട്ടോൺ മീറ്ററിൻ്റെ മൂല്യം അനുസരിച്ച് അളന്ന ലക്ഷ്യത്തിൻ്റെ വിവരങ്ങൾ കണക്കുകൂട്ടുക. വളരെ ദുർബലമായ ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ഷൻ സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നതിനായി, ഫോട്ടോൺ ഡിറ്റക്ഷൻ ശേഷിയുള്ള വിവിധ തരത്തിലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ വിവിധ രാജ്യങ്ങളിൽ പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഒരു സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡയോഡ് (APD ഫോട്ടോ ഡിറ്റക്ടർ) പ്രകാശ സിഗ്നലുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് ആന്തരിക ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ്. വാക്വം ഉപകരണങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് പ്രതികരണ വേഗത, ഡാർക്ക് കൗണ്ട്, പവർ ഉപഭോഗം, വോളിയം, മാഗ്നറ്റിക് ഫീൽഡ് സെൻസിറ്റിവിറ്റി മുതലായവയിൽ വ്യക്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് എപിഡി ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് ഇമേജിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഗവേഷണം നടത്തിയിട്ടുണ്ട്.

APD ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ ഉപകരണംഗീഗർ മോഡ് (GM), ലീനിയർ മോഡ് (LM) എന്നീ രണ്ട് വർക്കിംഗ് മോഡുകൾ ഉണ്ട്, നിലവിലെ APD ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് ഇമേജിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രധാനമായും ഗീഗർ മോഡ് APD ഉപകരണമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഗീഗർ മോഡ് എപിഡി ഉപകരണങ്ങൾക്ക് സിംഗിൾ ഫോട്ടോണിൻ്റെ തലത്തിൽ ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമതയും ഉയർന്ന സമയ കൃത്യത ലഭിക്കുന്നതിന് പതിനായിരക്കണക്കിന് നാനോ സെക്കൻഡുകളുടെ ഉയർന്ന പ്രതികരണ വേഗതയും ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഗീഗർ മോഡ് APD-ക്ക് ഡിറ്റക്ടർ ഡെഡ് ടൈം, ലോ ഡിറ്റക്ഷൻ എഫിഷ്യൻസി, വലിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രോസ്‌വേഡ്, ലോ സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷൻ എന്നിങ്ങനെയുള്ള ചില പ്രശ്‌നങ്ങളുണ്ട്, അതിനാൽ ഉയർന്ന ഡിറ്റക്ഷൻ റേറ്റും കുറഞ്ഞ തെറ്റായ അലാറം റേറ്റും തമ്മിലുള്ള വൈരുദ്ധ്യം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. ശബ്ദരഹിതമായ ഉയർന്ന നേട്ടമുള്ള HgCdTe APD ഉപകരണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടറുകൾ ലീനിയർ മോഡിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഡെഡ് ടൈമും ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് നിയന്ത്രണങ്ങളും ഇല്ല, ഗീഗർ മോഡുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പോസ്റ്റ്-പൾസ് ഇല്ല, ക്വഞ്ച് സർക്യൂട്ടുകൾ ആവശ്യമില്ല, അൾട്രാ-ഹൈ ഡൈനാമിക് റേഞ്ച്, വൈഡ് കൂടാതെ ട്യൂൺ ചെയ്യാവുന്ന സ്പെക്ട്രൽ റെസ്പോൺസ് റേഞ്ച്, കൂടാതെ കണ്ടെത്തൽ കാര്യക്ഷമതയ്ക്കും തെറ്റായ കൗണ്ട് റേറ്റിനും വേണ്ടി സ്വതന്ത്രമായി ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാവുന്നതാണ്. ഇത് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് ഇമേജിംഗിൻ്റെ ഒരു പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡ് തുറക്കുന്നു, ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളുടെ ഒരു പ്രധാന വികസന ദിശയാണ്, കൂടാതെ ജ്യോതിശാസ്ത്ര നിരീക്ഷണം, സ്വതന്ത്ര ബഹിരാകാശ ആശയവിനിമയം, സജീവവും നിഷ്ക്രിയവുമായ ഇമേജിംഗ്, ഫ്രിഞ്ച് ട്രാക്കിംഗ് തുടങ്ങിയവയിൽ വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷൻ സാധ്യതകളുണ്ട്.

HgCdTe APD ഉപകരണങ്ങളിൽ ഫോട്ടോൺ എണ്ണുന്നതിൻ്റെ തത്വം

HgCdTe മെറ്റീരിയലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള APD ഫോട്ടോഡെറ്റക്റ്റർ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് വിശാലമായ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും ദ്വാരങ്ങളുടെയും അയോണൈസേഷൻ ഗുണകങ്ങൾ വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ് (ചിത്രം 1 (a) കാണുക). 1.3~11 µm എന്ന കട്ട്-ഓഫ് തരംഗദൈർഘ്യത്തിനുള്ളിൽ അവ ഒരൊറ്റ കാരിയർ ഗുണന സംവിധാനം പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. അധിക ശബ്‌ദമില്ല (Si APD ഉപകരണങ്ങളുടെ FSi~2-3-ഉം III-V ഫാമിലി ഉപകരണങ്ങളുടെ FIII-V~4-5-ഉം (ചിത്രം 1 (ബി) കാണുക) എന്നിവയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, സിഗ്നൽ- നേട്ടം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ഉപകരണങ്ങളുടെ ശബ്ദ അനുപാതം മിക്കവാറും കുറയുന്നില്ല, ഇത് അനുയോജ്യമായ ഇൻഫ്രാറെഡ് ആണ്ഹിമപാത ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ.

അത്തിപ്പഴം. 1 (എ) മെർക്കുറി കാഡ്മിയം ടെല്ലൂറൈഡ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഇംപാക്റ്റ് അയോണൈസേഷൻ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് അനുപാതവും സിഡിയുടെ ഘടകവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം; (ബി) APD ഉപകരണങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്‌ത മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങളുമായുള്ള അധിക നോയ്‌സ് ഫാക്ടർ എഫിൻ്റെ താരതമ്യം

ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് ടെക്‌നോളജി എന്നത് ഒരു പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്.ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർഒരൊറ്റ ഫോട്ടോൺ ലഭിച്ചതിന് ശേഷം. ടൈം ഡൊമെയ്‌നിൽ ലോ-ലൈറ്റ് സിഗ്നൽ കൂടുതൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്നതിനാൽ, ഡിറ്റക്ടറിൻ്റെ വൈദ്യുത സിഗ്നൽ ഔട്ട്പുട്ടും സ്വാഭാവികവും വ്യതിരിക്തവുമാണ്. ദുർബലമായ പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഈ സ്വഭാവം അനുസരിച്ച്, പൾസ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ, പൾസ് ഡിസ്ക്രിമിനേഷൻ, ഡിജിറ്റൽ കൗണ്ടിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ എന്നിവ വളരെ ദുർബലമായ പ്രകാശം കണ്ടെത്താൻ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആധുനിക ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഉയർന്ന സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം, ഉയർന്ന വിവേചനം, ഉയർന്ന അളവെടുപ്പ് കൃത്യത, നല്ല ആൻ്റി-ഡ്രിഫ്റ്റ്, നല്ല സമയ സ്ഥിരത, കൂടാതെ തുടർന്നുള്ള വിശകലനത്തിനായി ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലിൻ്റെ രൂപത്തിൽ കമ്പ്യൂട്ടറിലേക്ക് ഡാറ്റ ഔട്ട്‌പുട്ട് ചെയ്യാൻ കഴിയും എന്നിങ്ങനെ നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. മറ്റ് കണ്ടെത്തൽ രീതികളുമായി പൊരുത്തപ്പെടാത്ത പ്രോസസ്സിംഗും. നിലവിൽ, ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് സിസ്റ്റം വ്യാവസായിക അളവെടുപ്പ്, ലോ-ലൈറ്റ് കണ്ടെത്തൽ മേഖലകളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്സ്, മോളിക്യുലർ ബയോളജി, അൾട്രാ-ഹൈ റെസല്യൂഷൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, അസ്ട്രോണമിക്കൽ ഫോട്ടോമെട്രി, അന്തരീക്ഷ മലിനീകരണ അളവ് മുതലായവ. ദുർബലമായ ലൈറ്റ് സിഗ്നലുകൾ ഏറ്റെടുക്കുന്നതിനും കണ്ടെത്തുന്നതിനും. മെർക്കുറി കാഡ്മിയം ടെല്ലുറൈഡ് അവലാഞ്ച് ഫോട്ടോഡെറ്റക്ടറിന് അധിക ശബ്ദമില്ല, നേട്ടം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം ക്ഷയിക്കുന്നില്ല, കൂടാതെ ഗീഗർ അവലാഞ്ച് ഉപകരണങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഡെഡ് ടൈമും പോസ്റ്റ്-പൾസ് നിയന്ത്രണവുമില്ല, ഇത് വളരെ അനുയോജ്യമാണ്. ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗിലെ ആപ്ലിക്കേഷൻ, ഭാവിയിൽ ഫോട്ടോൺ കൗണ്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളുടെ ഒരു പ്രധാന വികസന ദിശയാണ്.