પરિચય, ફોટોન ગણતરી પ્રકાર રેખીય હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર

પરિચય, ફોટોન ગણતરી પ્રકારરેખીય હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર

ફોટોન કાઉન્ટિંગ ટેક્નોલોજી ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના રીડઆઉટ અવાજને દૂર કરવા માટે ફોટોન સિગ્નલને સંપૂર્ણ રીતે વિસ્તૃત કરી શકે છે અને નબળા પ્રકાશ ઇરેડિયેશન હેઠળ ડિટેક્ટર આઉટપુટ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલની કુદરતી અલગ લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરીને ચોક્કસ સમયગાળામાં ડિટેક્ટર દ્વારા ફોટોન આઉટપુટની સંખ્યા રેકોર્ડ કરી શકે છે. , અને ફોટોન મીટરના મૂલ્ય અનુસાર માપેલા લક્ષ્યની માહિતીની ગણતરી કરો. અત્યંત નબળા પ્રકાશ શોધને સમજવા માટે, વિવિધ દેશોમાં ફોટોન શોધવાની ક્ષમતાવાળા વિવિધ પ્રકારનાં સાધનોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. ઘન રાજ્ય હિમપ્રપાત ફોટોોડિયોડ (એપીડી ફોટોડિટેક્ટર) એ એક ઉપકરણ છે જે પ્રકાશ સંકેતોને શોધવા માટે આંતરિક ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરનો ઉપયોગ કરે છે. શૂન્યાવકાશ ઉપકરણોની તુલનામાં, સોલિડ-સ્ટેટ ઉપકરણોમાં પ્રતિભાવ ગતિ, ડાર્ક કાઉન્ટ, પાવર વપરાશ, વોલ્યુમ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની સંવેદનશીલતા વગેરેમાં સ્પષ્ટ ફાયદા છે. વૈજ્ઞાનિકોએ સોલિડ-સ્ટેટ APD ફોટોન ગણતરી ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજીના આધારે સંશોધન હાથ ધર્યું છે.

APD ફોટોડિટેક્ટર ઉપકરણGeiger મોડ (GM) અને લીનિયર મોડ (LM) બે કાર્યકારી મોડ ધરાવે છે, વર્તમાન APD ફોટોન ગણતરી ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજી મુખ્યત્વે Geiger મોડ APD ઉપકરણનો ઉપયોગ કરે છે. ગીગર મોડ APD ઉપકરણો સિંગલ ફોટોનના સ્તરે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા ધરાવે છે અને ઉચ્ચ સમયની ચોકસાઈ મેળવવા માટે દસ નેનોસેકન્ડની ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ ધરાવે છે. જો કે, ગીગર મોડ APD માં કેટલીક સમસ્યાઓ છે જેમ કે ડિટેક્ટર ડેડ ટાઇમ, ઓછી શોધ કાર્યક્ષમતા, મોટા ઓપ્ટિકલ ક્રોસવર્ડ અને ઓછા અવકાશી રિઝોલ્યુશન, તેથી ઉચ્ચ શોધ દર અને નીચા ખોટા અલાર્મ રેટ વચ્ચેના વિરોધાભાસને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવું મુશ્કેલ છે. નજીકના ઘોંઘાટ વિનાના હાઇ-ગેઇન HgCdTe APD ઉપકરણો પર આધારિત ફોટોન કાઉન્ટર્સ રેખીય મોડમાં કાર્ય કરે છે, તેમાં કોઈ ડેડ ટાઈમ અને ક્રોસસ્ટૉક પ્રતિબંધો નથી, ગીગર મોડ સાથે કોઈ પોસ્ટ-પલ્સ સંકળાયેલ નથી, ક્વેન્ચ સર્કિટની જરૂર નથી, અલ્ટ્રા-હાઈ ડાયનેમિક રેન્જ, વિશાળ છે. અને ટ્યુનેબલ સ્પેક્ટ્રલ રિસ્પોન્સ રેન્જ, અને સ્વતંત્ર રીતે શોધ કાર્યક્ષમતા અને ખોટા ગણતરી દર માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકાય છે. તે ઇન્ફ્રારેડ ફોટોન કાઉન્ટિંગ ઇમેજિંગનું નવું એપ્લિકેશન ક્ષેત્ર ખોલે છે, તે ફોટોન ગણતરી ઉપકરણોની એક મહત્વપૂર્ણ વિકાસ દિશા છે, અને ખગોળશાસ્ત્રીય અવલોકન, મુક્ત જગ્યા સંચાર, સક્રિય અને નિષ્ક્રિય ઇમેજિંગ, ફ્રિન્જ ટ્રેકિંગ વગેરેમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ ધરાવે છે.

HgCdTe APD ઉપકરણોમાં ફોટોન ગણતરીનો સિદ્ધાંત

HgCdTe સામગ્રી પર આધારિત APD ફોટોડિટેક્ટર ઉપકરણો તરંગલંબાઇની વિશાળ શ્રેણીને આવરી શકે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોના આયનીકરણ ગુણાંક ખૂબ જ અલગ છે (જુઓ આકૃતિ 1 (a)). તેઓ 1.3~11 µm ની કટ-ઓફ તરંગલંબાઇની અંદર એક જ વાહક ગુણાકાર પદ્ધતિ પ્રદર્શિત કરે છે. ત્યાં લગભગ કોઈ વધારે અવાજ નથી (Si APD ઉપકરણોના અધિક અવાજ પરિબળ FSi~2-3 અને III-V કૌટુંબિક ઉપકરણોના FIII-V~4-5ની સરખામણીમાં (આકૃતિ 1 (b) જુઓ), જેથી સિગ્નલ- ગેઇનના વધારા સાથે ઉપકરણોનો અવાજનો ગુણોત્તર લગભગ ઘટતો નથી, જે એક આદર્શ ઇન્ફ્રારેડ છેહિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર.

અંજીર. 1 (a) પારો કેડમિયમ ટેલ્યુરાઇડ સામગ્રી અને સીડીના ઘટક xના પ્રભાવ આયનીકરણ ગુણાંકના ગુણોત્તર વચ્ચેનો સંબંધ; (b) વિવિધ સામગ્રી સિસ્ટમો સાથે APD ઉપકરણોના અધિક અવાજ પરિબળ F ની સરખામણી

ફોટોન કાઉન્ટીંગ ટેક્નોલોજી એ એક નવી ટેકનોલોજી છે જે થર્મલ અવાજમાંથી ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને ડીજીટલ રીતે એક્સ્ટ્રેક્ટ કરી શકે છે.ફોટોડિટેક્ટરએક ફોટોન પ્રાપ્ત કર્યા પછી. લો-લાઇટ સિગ્નલ સમયના ડોમેનમાં વધુ વિખરાયેલું હોવાથી, ડિટેક્ટર દ્વારા ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ આઉટપુટ પણ કુદરતી અને અલગ હોય છે. નબળા પ્રકાશની આ લાક્ષણિકતા અનુસાર, પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન, પલ્સ ભેદભાવ અને ડિજિટલ ગણતરી તકનીકોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે અત્યંત નબળા પ્રકાશને શોધવા માટે થાય છે. આધુનિક ફોટોન કાઉન્ટિંગ ટેક્નોલોજીના ઘણા ફાયદા છે, જેમ કે ઉચ્ચ સિગ્નલ-ટુ-નોઈઝ રેશિયો, ઉચ્ચ ભેદભાવ, ઉચ્ચ માપન ચોકસાઈ, સારી એન્ટિ-ડ્રિફ્ટ, સારો સમય સ્થિરતા, અને અનુગામી વિશ્લેષણ માટે ડિજિટલ સિગ્નલના સ્વરૂપમાં કમ્પ્યુટર પર ડેટા આઉટપુટ કરી શકે છે. અને પ્રક્રિયા, જે અન્ય શોધ પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળ ખાતી નથી. હાલમાં, ઔદ્યોગિક માપન અને ઓછા-પ્રકાશની શોધના ક્ષેત્રમાં ફોટોન ગણતરી પદ્ધતિનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, જેમ કે બિનરેખીય ઓપ્ટિક્સ, મોલેક્યુલર બાયોલોજી, અલ્ટ્રા-હાઈ રિઝોલ્યુશન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, ખગોળશાસ્ત્રીય ફોટોમેટ્રી, વાતાવરણીય પ્રદૂષણ માપન વગેરે, જે સંબંધિત છે. નબળા પ્રકાશ સંકેતોના સંપાદન અને શોધ માટે. મર્ક્યુરી કેડમિયમ ટેલ્યુરાઇડ હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરમાં લગભગ કોઈ વધારાનો અવાજ નથી, કારણ કે ગેઇન વધે છે, સિગ્નલ-ટુ-અવાજ ગુણોત્તર ક્ષીણ થતો નથી, અને ગીગર હિમપ્રપાત ઉપકરણોને સંબંધિત કોઈ સમય અને પોસ્ટ-પલ્સ પ્રતિબંધ નથી, જે ખૂબ જ યોગ્ય છે. ફોટોન ગણતરીમાં એપ્લિકેશન, અને ભવિષ્યમાં ફોટોન ગણતરી ઉપકરણોની એક મહત્વપૂર્ણ વિકાસ દિશા છે.