광자계수형 선형 애벌랜치 광검출기 소개

소개, 광자계수형선형 눈사태 광검출기

광자 계수 기술은 광자 신호를 완전히 증폭하여 전자 장치의 판독 잡음을 극복하고 약한 빛 조사 하에서 감지기 출력 전기 신호의 자연적인 이산 특성을 이용하여 특정 기간 동안 감지기에서 출력되는 광자 수를 기록할 수 있습니다. , 광자 측정기의 값에 따라 측정 대상의 정보를 계산합니다. 매우 약한 빛 감지를 실현하기 위해 다양한 국가에서 광자 감지 기능을 갖춘 다양한 종류의 장비가 연구되었습니다. 고체 눈사태 포토다이오드(APD 광검출기)은 내부 광전 효과를 사용하여 광 신호를 감지하는 장치입니다. 진공 장치와 비교하여 고체 장치는 응답 속도, 다크 카운트, 전력 소비, 부피 및 자기장 감도 등에서 분명한 이점을 가지고 있습니다. 과학자들은 고체 APD 광자 계수 이미징 기술을 기반으로 연구를 수행했습니다.

APD 광검출기 장치가이거 모드(GM)와 선형 모드(LM) 두 가지 작동 모드가 있는데, 현재 APD 광자 계수 이미징 기술은 주로 가이거 모드 APD 장치를 사용합니다. 가이거 모드 APD 장치는 단일 광자 수준의 높은 감도와 수십 나노초의 빠른 응답 속도를 가져 높은 시간 정확도를 얻습니다. 그러나 가이거 모드 APD는 검출기 데드 타임, 낮은 검출 효율, 큰 광학 크로스워드, 낮은 공간 분해능 등 몇 가지 문제가 있어 높은 검출률과 낮은 오경보율 간의 모순을 최적화하기가 어렵습니다. 거의 잡음이 없는 고이득 HgCdTe APD 장치를 기반으로 하는 광자 카운터는 선형 모드에서 작동하고, 데드 타임과 누화 제한이 없으며, 가이거 모드와 관련된 포스트 펄스가 없고, 급랭 회로가 필요하지 않으며, 매우 높은 동적 범위, 넓은 및 조정 가능한 스펙트럼 응답 범위가 있으며 감지 효율성 및 잘못된 카운트 비율에 대해 독립적으로 최적화될 수 있습니다. 이는 적외선 광자 계수 이미징의 새로운 응용 분야를 개척하고 광자 계수 장치의 중요한 개발 방향이며 천문 관측, 자유 공간 통신, 능동 및 수동 이미징, 프린지 추적 등 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

HgCdTe APD 장치의 광자 계수 원리

HgCdTe 물질을 기반으로 한 APD 광검출기 장치는 광범위한 파장을 포괄할 수 있으며 전자와 정공의 이온화 계수는 매우 다릅니다(그림 1 (a) 참조). 이는 1.3~11μm의 차단 파장 내에서 단일 캐리어 증폭 메커니즘을 나타냅니다. 초과 잡음이 거의 없습니다(Si APD 장치의 초과 잡음 계수 FSi~2-3 및 III-V 제품군 장치의 FIII-V~4-5(그림 1(b) 참조)와 비교). 장치의 잡음 비율은 게인이 증가해도 거의 감소하지 않습니다. 이는 이상적인 적외선입니다.눈사태 광검출기.

무화과. 1 (a) 수은 카드뮴 텔루르화물 물질의 충격 이온화 계수 비율과 Cd의 성분 x 사이의 관계; (b) 다양한 재료 시스템을 갖춘 APD 장치의 초과 잡음 계수 F 비교

광자계수기술(Photon counting technology)은 광전자 펄스에 의해 생성된 광전자 펄스를 분해하여 열잡음으로부터 광신호를 디지털 방식으로 추출할 수 있는 신기술이다.광검출기단일 광자를 받은 후. 저조도 신호는 시간 영역에서 더 분산되기 때문에 감지기에서 출력되는 전기 신호도 자연스럽고 이산적입니다. 이러한 미약한 빛의 특성에 따라 극도로 약한 빛을 검출하기 위해 일반적으로 펄스 증폭, 펄스 식별 및 디지털 카운팅 기술이 사용됩니다. 현대의 광자 계수 기술은 높은 신호 대 잡음비, 높은 차별성, 높은 측정 정확도, 우수한 드리프트 방지, 우수한 시간 안정성 등 많은 장점을 갖고 있으며 후속 분석을 위해 데이터를 디지털 신호 형태로 컴퓨터에 출력할 수 있습니다. 다른 탐지 방법과 비교할 수 없는 처리 기능을 제공합니다. 현재 광자 계수 시스템은 비선형 광학, 분자 생물학, 초고해상도 분광학, 천문 측광, 대기 오염 측정 등과 같은 산업 측정 및 저조도 감지 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 약한 빛 신호를 획득하고 감지합니다. 수은 카드뮴 텔루르화물 눈사태 광검출기는 과잉 잡음이 거의 없으며 이득이 증가함에 따라 신호 대 잡음 비율이 감소하지 않으며 가이거 눈사태 장치와 관련된 데드 타임 및 펄스 후 제한이 없습니다. 이는 매우 적합합니다. 광자 계수에 응용되며 향후 광자 계수 장치의 중요한 개발 방향입니다.