はじめに、光子カウントタイプ線形雪崩光検出器

はじめに、光子カウントタイプ線形雪崩光検出器

光子カウントテクノロジーは、電子デバイスの読み出しノイズを克服するために光子信号を完全に増幅し、弱い光照射下の検出器出力電気信号の自然な離散特性を使用して、特定の期間に検出器による光子出力の数を記録し、光子メータの値に応じて測定されたターゲットの情報を計算します。非常に弱い光検出を実現するために、さまざまな国で光子検出能力を備えた多くの異なる種類の機器が研究されています。固体雪崩フォトダイオード（APD光検出器）は、内部光電効果が光信号を使用するデバイスです。真空デバイスと比較して、ソリッドステートデバイスには、応答速度、暗いカウント、消費電力、量、磁場感度などに明らかな利点があります。科学者は、固体APD光子カウントイメージング技術に基づいて研究を実施しています。

APD光検出器デバイスGeigerモード（GM）と線形モード（LM）2つの作業モードがあり、現在のAPD光子カウントイメージングテクノロジーは主にGeiger Mode APDデバイスを使用しています。 Geiger Mode APDデバイスは、単一光子のレベルで高い感度を持ち、数十ナノ秒の応答速度が高いため、高い時間精度を得ます。ただし、Geiger Mode APDには、検出器の枯渇時間、低い検出効率、大きな光クロスワード、低空間分解能などのいくつかの問題があるため、高い検出率と低い誤報速度との矛盾を最適化することは困難です。ノアレスに近いハイゲインHGCDTE APDデバイスに基づく光子カウンターは、線形モードで動作し、デッドタイムとクロストーク制限がなく、ガイガーモードに関連するポストパルスがありません。クエンチサーキットを必要としません。赤外線光子カウントイメージングの新しいアプリケーションフィールドを開き、光子カウントデバイスの重要な開発方向であり、天文学的観察、自由空間通信、アクティブおよびパッシブイメージング、フリンジ追跡などに幅広いアプリケーションの見通しを持っています。

HGCDTE APDデバイスでの光子カウントの原理

HGCDTE材料に基づくAPD光検出器デバイスは、広範囲の波長をカバーでき、電子と穴のイオン化係数は非常に異なります（図1（a）を参照）。それらは、1.3〜11 µmのカットオフ波長内で単一のキャリア乗算メカニズムを示します。過剰なノイズはほとんどありません（SI APDデバイスの過剰なノイズ係数FSI〜2-3およびIII-VファミリーデバイスのFIII-V〜4-5（図1（b）を参照）と比較して（図1（b）を参照）。雪崩光検出器.

イチジク。 1（a）水銀カドミウムテルライド材料の衝撃イオン化係数比とCDの成分Xとの関係。 （b）異なる材料システムを持つAPDデバイスの過剰なノイズ係数Fの比較

Photon Counting Technologyは、生成された光電子パルスを解決することにより、熱ノイズから光信号をデジタル的に抽出できる新しいテクノロジーです。光検出器単一の光子を受け取った後。低光信号は時間領域でより分散しているため、検出器による電気信号出力も自然で離散的です。弱い光のこの特性によれば、パルス増幅、パルス識別、デジタルカウント技術は通常、非常に弱い光を検出するために使用されます。最新の光子数カウント技術には、高い信号対雑音比、高い識別、高い測定精度、良好な防止防止、良好な時間の安定性など、多くの利点があり、その後の分析と処理のためにデジタル信号の形でコンピューターに出力できます。現在、光子カウントシステムは、非線形光学、分子生物学、超高解像度分光法、天文学的光測定、大気汚染測定など、産業測定および低光検出の分野で広く使用されています。 Telluride Avalanche PhotodeTectorの水銀カドミウムは、ゲインが増加し、信号対雑音比が崩壊せず、Geiger Avalancheデバイスに関連するデッドタイムとパルス後の制限がなく、光子カウントのアプリケーションに非常に適しており、将来の光子カウントデバイスの重要な開発方向です。