Inngangur, gerð ljóseindatalningarlínulegur snjóflóðaljósnemi
Tækni til að telja ljóseindir getur magnað ljóseindamerkið að fullu til að vinna bug á lestrarhávaða rafeindatækja og skráð fjölda ljóseinda sem skynjarinn gefur frá sér á ákveðnu tímabili með því að nota náttúrulega stakræna eiginleika rafmagnsmerkis skynjarans við veika ljósgeislun og reikna út upplýsingar um mælda skotmarkið í samræmi við gildi ljóseindamælisins. Til að ná fram mjög veikri ljósgreiningu hafa margar mismunandi gerðir af tækjum með ljóseindagreiningargetu verið rannsökuð í ýmsum löndum. Fastfasa snjóflóðaljósdíóða (APD ljósnemi) er tæki sem notar innri ljósvirkni til að greina ljósmerki. Í samanburði við lofttæmistæki hafa fastefnatæki augljósa kosti hvað varðar svörunarhraða, myrkurtalningu, orkunotkun, rúmmáls- og segulsviðsnæmi o.s.frv. Vísindamenn hafa framkvæmt rannsóknir byggðar á myndgreiningartækni með APD ljóseindatalningu í fastefnatækjum.
APD ljósnemiNúverandi APD ljóseindateljari hefur tvær virknihamir, Geiger-ham (GM) og línulega ham (LM), og notar núverandi APD ljóseindateljaratækni aðallega Geiger-ham APD tæki. Geiger-ham APD tæki eru með mikla næmni á einstökum ljóseindum og mikinn svörunarhraða upp á tugi nanósekúndna til að ná mikilli nákvæmni í tímanum. Hins vegar hefur Geiger-ham APD nokkur vandamál eins og dauðatíma skynjara, litla greiningarhagkvæmni, stór sjónræn krossgátur og litla rúmfræðilega upplausn, þannig að erfitt er að hámarka mótsögnina milli mikillar greiningartíðni og lágrar tíðni falskra viðvarana. Ljóteindateljarar sem byggja á nær hljóðlausum HgCdTe APD tækjum með mikilli ávinningi starfa í línulegri ham, hafa engar takmarkanir á dauðatíma og krosshljóði, hafa enga eftirpúlsa tengda Geiger-ham, þurfa ekki slökkvirásir, hafa mjög hátt virkt svið, breitt og stillanlegt litrófssvörunarsvið og hægt er að hámarka þau sjálfstætt fyrir greiningarhagkvæmni og falska talningartíðni. Þetta opnar nýtt notkunarsvið fyrir innrauða ljóseindateljara, er mikilvæg þróunarstefna ljóseindateljara og hefur víðtæka notkunarmöguleika í stjarnfræðilegum athugunum, samskiptum í frírými, virkri og óvirkri myndgreiningu, jaðarmælingum og svo framvegis.
Meginregla um ljóseindatalningu í HgCdTe APD tækjum
Ljósnemar með APD-tækni sem byggja á HgCdTe-efnum geta náð yfir breitt bylgjulengdarsvið og jónunarstuðlar rafeinda og holna eru mjög mismunandi (sjá mynd 1 (a)). Þeir sýna margföldunarkerfi fyrir einn burðarbylgju innan við afmörkunarbylgjulengdina 1,3~11 µm. Það er nánast enginn umframhávaði (samanborið við umframhávaðstuðulinn FSi~2-3 í Si APD-tækjum og FIII-V~4-5 í tækjum í III-V fjölskyldunni (sjá mynd 1 (b)), þannig að merkis-til-hávaðahlutfall tækjanna minnkar nánast ekki með aukinni mögnun, sem er kjörinn innrauður geislunarstuðull).snjóflóðaljósnemi.
MYND 1 (a) Tengsl milli hlutfalls jónunarstuðuls kvikasilfurs úr kadmíumtelluríði og þáttar x í Cd; (b) Samanburður á umframhávaða F í APD tækjum með mismunandi efniskerfum
Ljóseiningartalningartækni er ný tækni sem getur stafrænt dregið út ljósmerki úr hitauppstreymi með því að leysa upp ljósrafpúlsa sem myndast af ...ljósnemieftir að hafa móttekið eina ljóseind. Þar sem merkið í lágu ljósi er dreifðara í tímasviðinu er rafmagnsmerkið sem skynjarinn sendir frá sér einnig náttúrulegt og stakt. Samkvæmt þessum einkennum veiks ljóss eru púlsmögnun, púlsgreining og stafrænar talningaraðferðir venjulega notaðar til að greina mjög veikt ljós. Nútíma ljóseindatalningartækni hefur marga kosti, svo sem hátt merkis-til-hávaðahlutfall, mikla greiningu, mikla mælingarnákvæmni, góða rekvörn, góðan tímastöðugleika og getur sent gögn til tölvunnar í formi stafræns merkis til síðari greiningar og vinnslu, sem er óviðjafnanlegt með öðrum greiningaraðferðum. Eins og er hefur ljóseindatalningarkerfið verið mikið notað á sviði iðnaðarmælinga og lágs ljóssgreiningar, svo sem ólínulegrar ljósfræði, sameindalíffræði, litrófsgreiningar með ofurhári upplausn, stjörnufræðilegrar ljósfræði, mælinga á loftmengun o.s.frv., sem tengjast öflun og greiningu veikra ljósmerkja. Snjóflóðaskynjarinn sem notar kvikasilfur og kadmíum tellúríð hefur nánast ekkert umfram hávaði, því þegar magnið eykst minnkar hlutfall merkis og hávaða ekki og það eru engar takmarkanir á dauðatíma og eftirpúlsum sem tengjast Geiger snjóflóðatækjum, sem hentar mjög vel til notkunar í ljóseindatalningu og er mikilvæg þróunarstefna ljóseindatalningartækja í framtíðinni.
Birtingartími: 14. janúar 2025