ಪರಿಚಯ, ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಪ್ರಕಾರ ರೇಖೀಯ ಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್

ಪರಿಚಯ, ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಪ್ರಕಾರರೇಖೀಯ ಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್

ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ಓದುವ ಶಬ್ದವನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಫೋಟಾನ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದುರ್ಬಲ ಬೆಳಕಿನ ವಿಕಿರಣದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನಿಂದ ಫೋಟಾನ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ದಾಖಲಿಸುತ್ತದೆ. , ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್ ಮೀಟರ್ನ ಮೌಲ್ಯದ ಪ್ರಕಾರ ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಗುರಿಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ. ಅತ್ಯಂತ ದುರ್ಬಲವಾದ ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು, ಫೋಟಾನ್ ಪತ್ತೆ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದೊಂದಿಗೆ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯ ಹಿಮಪಾತದ ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್ (ಎಪಿಡಿ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್) ಬೆಳಕಿನ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಆಂತರಿಕ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ನಿರ್ವಾತ ಸಾಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಾಧನಗಳು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ವೇಗ, ಡಾರ್ಕ್ ಎಣಿಕೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆ, ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಪಷ್ಟ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ APD ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಸಿದ್ದಾರೆ.

APD ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಸಾಧನಗೀಗರ್ ಮೋಡ್ (GM) ಮತ್ತು ಲೀನಿಯರ್ ಮೋಡ್ (LM) ಎರಡು ಕಾರ್ಯ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಪ್ರಸ್ತುತ APD ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಗೀಗರ್ ಮೋಡ್ APD ಸಾಧನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಗೈಗರ್ ಮೋಡ್ ಎಪಿಡಿ ಸಾಧನಗಳು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಮಯದ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಹತ್ತಾರು ನ್ಯಾನೊಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ವೇಗವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗೀಗರ್ ಮೋಡ್ ಎಪಿಡಿಯು ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಡೆಡ್ ಟೈಮ್, ಕಡಿಮೆ ಪತ್ತೆ ದಕ್ಷತೆ, ದೊಡ್ಡ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕ್ರಾಸ್‌ವರ್ಡ್ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್‌ನಂತಹ ಕೆಲವು ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪತ್ತೆ ದರ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಪ್ಪು ಎಚ್ಚರಿಕೆ ದರದ ನಡುವಿನ ವಿರೋಧಾಭಾಸವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ಫೋಟಾನ್ ಕೌಂಟರ್‌ಗಳು ಸಮೀಪದ-ಶಬ್ದವಿಲ್ಲದ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಗಳಿಕೆ HgCdTe APD ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರೇಖೀಯ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಯಾವುದೇ ಡೆಡ್ ಟೈಮ್ ಮತ್ತು ಕ್ರಾಸ್‌ಸ್ಟಾಕ್ ನಿರ್ಬಂಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ, ಗೀಗರ್ ಮೋಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಪೋಸ್ಟ್-ಪಲ್ಸ್ ಸಂಬಂಧಿಸಿಲ್ಲ, ಕ್ವೆಂಚ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಡೈನಾಮಿಕ್ ರೇಂಜ್, ವಿಶಾಲವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಶ್ರೇಣಿ, ಮತ್ತು ಪತ್ತೆ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ತಪ್ಪು ಎಣಿಕೆ ದರಕ್ಕಾಗಿ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಹೊಂದುವಂತೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಇದು ಅತಿಗೆಂಪು ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌ನ ಹೊಸ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ, ಇದು ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಸಾಧನಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ನಿರ್ದೇಶನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಖಗೋಳ ವೀಕ್ಷಣೆ, ಮುಕ್ತ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂವಹನ, ಸಕ್ರಿಯ ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಚಿತ್ರಣ, ಫ್ರಿಂಜ್ ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮುಂತಾದವುಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

HgCdTe APD ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ತತ್ವ

HgCdTe ವಸ್ತುಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ APD ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಸಾಧನಗಳು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಳ್ಳಬಹುದು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳ ಅಯಾನೀಕರಣ ಗುಣಾಂಕಗಳು ತುಂಬಾ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ (ಚಿತ್ರ 1 (a) ನೋಡಿ). ಅವು 1.3~11 µm ನ ಕಟ್-ಆಫ್ ತರಂಗಾಂತರದೊಳಗೆ ಒಂದೇ ವಾಹಕ ಗುಣಾಕಾರ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಬ್ದವಿಲ್ಲ (Si APD ಸಾಧನಗಳ FSi~2-3 ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಬ್ದ ಅಂಶದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಮತ್ತು III-V ಕುಟುಂಬದ ಸಾಧನಗಳ FIII-V~4-5 (ಚಿತ್ರ 1 (b) ನೋಡಿ), ಇದರಿಂದ ಸಿಗ್ನಲ್- ಸಾಧನಗಳ ಶಬ್ದದ ಅನುಪಾತವು ಲಾಭದ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಬಹುತೇಕ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಆದರ್ಶ ಅತಿಗೆಂಪುಹಿಮಪಾತದ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್.

ಅಂಜೂರ 1 (ಎ) ಪಾದರಸದ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಭಾವದ ಅಯಾನೀಕರಣ ಗುಣಾಂಕದ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ಸಿಡಿಯ ಘಟಕ x ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ; (ಬಿ) ವಿಭಿನ್ನ ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಎಪಿಡಿ ಸಾಧನಗಳ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಬ್ದ ಅಂಶ ಎಫ್ ಹೋಲಿಕೆ

ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಒಂದು ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದ್ದು, ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣದ ಶಬ್ದದಿಂದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಡಿಜಿಟಲ್ ಹೊರತೆಗೆಯಬಹುದು.ಫೋಟೋ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ ಪಡೆದ ನಂತರ. ಕಡಿಮೆ-ಬೆಳಕಿನ ಸಂಕೇತವು ಸಮಯದ ಡೊಮೇನ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಹರಡಿಕೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ, ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸಹ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದುರ್ಬಲ ಬೆಳಕಿನ ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಪ್ರಕಾರ, ನಾಡಿ ವರ್ಧನೆ, ನಾಡಿ ತಾರತಮ್ಯ ಮತ್ತು ಡಿಜಿಟಲ್ ಎಣಿಕೆಯ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅತ್ಯಂತ ದುರ್ಬಲ ಬೆಳಕನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಧುನಿಕ ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾರತಮ್ಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಪನ ನಿಖರತೆ, ಉತ್ತಮ ಆಂಟಿ-ಡ್ರಿಫ್ಟ್, ಉತ್ತಮ ಸಮಯದ ಸ್ಥಿರತೆ, ಮತ್ತು ನಂತರದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಡಿಜಿಟಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗೆ ಡೇಟಾವನ್ನು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಮಾಡಬಹುದು ಮುಂತಾದ ಅನೇಕ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ಇದು ಇತರ ಪತ್ತೆ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಸಾಟಿಯಿಲ್ಲ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮಾಪನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ಬೆಳಕಿನ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನ, ಆಣ್ವಿಕ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ಖಗೋಳ ಫೋಟೊಮೆಟ್ರಿ, ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮಾಲಿನ್ಯ ಮಾಪನ, ಇತ್ಯಾದಿ. ದುರ್ಬಲ ಬೆಳಕಿನ ಸಂಕೇತಗಳ ಸ್ವಾಧೀನ ಮತ್ತು ಪತ್ತೆಗೆ. ಮರ್ಕ್ಯುರಿ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಬ್ದವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಲಾಭವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವು ಕೊಳೆಯುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಗೈಗರ್ ಹಿಮಪಾತ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಯಾವುದೇ ಡೆಡ್ ಸಮಯ ಮತ್ತು ನಂತರದ ನಾಡಿ ನಿರ್ಬಂಧಗಳಿಲ್ಲ, ಇದು ತುಂಬಾ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್, ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ ಎಣಿಕೆಯ ಸಾಧನಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ನಿರ್ದೇಶನವಾಗಿದೆ.