مقدمه ، عکس بهمن بهمن خطای فوتون نوع شمارش فوتون

مقدمه ، نوع شمارش فوتوننوری بهمن خطی

فناوری شمارش فوتون می تواند سیگنال فوتون را به طور کامل تقویت کند تا بر سر و صدای بازخوانی دستگاههای الکترونیکی غلبه کند و تعداد خروجی فوتون ها توسط ردیاب را در یک دوره خاص با استفاده از ویژگی های گسسته طبیعی سیگنال الکتریکی خروجی آشکارساز تحت تابش نور ضعیف ثبت کند و اطلاعات هدف اندازه گیری شده را با توجه به مقدار فوتون متر محاسبه کند. به منظور تحقق تشخیص نور بسیار ضعیف ، بسیاری از ابزارهای مختلف با قابلیت تشخیص فوتون در کشورهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. یک فتودیود بهمن حالت جامد (نوری APD) دستگاهی است که از سیگنال های نور عکسبرداری داخلی استفاده می کند. در مقایسه با دستگاه های خلاء ، دستگاه های حالت جامد از مزایای آشکار در سرعت پاسخ ، تعداد تاریک ، مصرف برق ، حساسیت به حجم و میدان مغناطیسی و غیره برخوردار هستند.

دستگاه Photodetector APDدارای حالت Geiger Mode (GM) و حالت خطی (LM) دو حالت کار است ، فناوری تصویربرداری شمارش فوتون APD فعلی عمدتاً از دستگاه APD Geiger Mode APD استفاده می کند. دستگاه های APD حالت Geiger در سطح فوتون تک و سرعت پاسخ بالا ده ها نانو ثانیه برای به دست آوردن دقت زمان بالا حساسیت بالایی دارند. با این حال ، Geiger Mode APD برخی از مشکلات مانند زمان مرده آشکارساز ، راندمان کم تشخیص ، جدول کلمات متقاطع بزرگ و وضوح مکانی پایین را دارد ، بنابراین بهینه سازی تضاد بین میزان تشخیص بالا و میزان زنگ هشدار پایین دشوار است. پیشخوان های فوتون مبتنی بر دستگاههای APD HGCDTE با کمترین بی سر و صدا در حالت خطی کار می کنند ، هیچ زمان مرده ای ندارند و محدودیت های متقاطع را ندارند ، پس از پالس همراه با حالت Geiger ، نیازی به مدارهای خاموش ندارند ، دامنه دینامیکی فوق العاده ، دامنه پاسخ طیفی و تنظیم کننده دارند و می توانند به طور مستقل برای بهره وری کاذب بهینه سازی شوند. این یک قسمت برنامه جدید از تصویربرداری از شمارش فوتون مادون قرمز را باز می کند ، یک جهت توسعه مهم دستگاه های شمارش فوتون است و چشم انداز کاربرد گسترده ای در مشاهده نجومی ، ارتباطات فضایی آزاد ، تصویربرداری فعال و منفعل ، ردیابی حاشیه و غیره دارد.

اصل شمارش فوتون در دستگاه های APD HGCDTE

دستگاه های فوتودکتور APD بر اساس مواد HGCDTE می توانند طیف گسترده ای از طول موج را پوشش دهند ، و ضرایب یونیزاسیون الکترون ها و سوراخ ها بسیار متفاوت هستند (شکل 1 (الف) را ببینید). آنها یک مکانیسم ضرب حامل منفرد را در طول موج برش 11 ~ 11 میکرومتر نشان می دهند. تقریباً سر و صدای اضافی وجود ندارد (در مقایسه با فاکتور سر و صدای اضافی FSI 2-3 دستگاه Si APD و 4-5 ~ FIII-V از دستگاه های خانوادگی III-V (شکل 1 (b) را ببینید) ، به طوری که نسبت سیگنال به نویز دستگاه ها تقریباً با افزایش سود کاهش نمی یابد ، که یک جعل ایده آل استنوری بهمن.

شکل 1 (الف) رابطه بین نسبت ضریب یونیزاسیون ضربه از مواد تلورید کادمیوم جیوه و مؤلفه X CD. (ب) مقایسه فاکتور سر و صدای اضافی F از دستگاه های APD با سیستم های مختلف مواد

فناوری شمارش فوتون یک فناوری جدید است که می تواند با حل پالس های فوتوالکترون تولید شده توسط یک سیگنال های نوری از نویز حرارتی استخراج کنددستگاه نوریپس از دریافت یک فوتون واحد. از آنجا که سیگنال کم نور در حوزه زمان پراکنده تر است ، خروجی سیگنال الکتریکی توسط ردیاب نیز طبیعی و گسسته است. با توجه به این ویژگی از نور ضعیف ، تقویت پالس ، تبعیض پالس و تکنیک های شمارش دیجیتال معمولاً برای تشخیص نور بسیار ضعیف استفاده می شود. فن آوری شمارش فوتون مدرن دارای مزایای بسیاری از جمله نسبت سیگنال به نویز بالا ، تبعیض بالا ، دقت اندازه گیری بالا ، ضد رانش خوب ، پایداری زمان مناسب است و می تواند داده ها را به صورت سیگنال دیجیتال برای تجزیه و تحلیل و پردازش بعدی به رایانه منتقل کند ، که توسط سایر روش های تشخیص بی نظیر است. در حال حاضر ، سیستم شمارش فوتون به طور گسترده ای در زمینه اندازه گیری صنعتی و تشخیص کم نور مورد استفاده قرار گرفته است ، مانند اپتیک غیرخطی ، زیست شناسی مولکولی ، طیف سنجی با وضوح فوق العاده بالا ، فتومتری نجومی ، اندازه گیری آلودگی جوی و غیره که مربوط به کسب و تشخیص سیگنال های ضعیف نور است. نوری بهمن کادمیوم تلورید جیوه تقریباً هیچ سر و صدای اضافی ندارد ، زیرا افزایش افزایش می یابد ، نسبت سیگنال به نویز پوسیدگی نمی کند و محدودیت پس از پالس مربوط به دستگاه های بهمن Geiger وجود ندارد ، که برای کاربرد در شمارش فوتون بسیار مناسب است و یک جهت توسعه مهم از دستگاه های شمارش فوتون در آینده است.