ਜਾਣ-ਪਛਾਣ, ਫੋਟੋਨ ਗਿਣਤੀ ਕਿਸਮ ਲੀਨੀਅਰ ਐਵਲੈਂਚਮੈਂਟ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਜਾਣ-ਪਛਾਣ, ਫੋਟੋਨ ਗਿਣਤੀ ਕਿਸਮਰੇਖਿਕ ਹਿਮਬਾਲ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ

ਫੋਟੌਨ ਕਾਊਂਟਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਯੰਤਰਾਂ ਦੇ ਰੀਡਆਊਟ ਸ਼ੋਰ ਨੂੰ ਦੂਰ ਕਰਨ ਲਈ ਫੋਟੌਨ ਸਿਗਨਲ ਨੂੰ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਵਧਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕਮਜ਼ੋਰ ਰੋਸ਼ਨੀ ਕਿਰਨਾਂ ਦੇ ਅਧੀਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਸਿਗਨਲ ਦੀਆਂ ਕੁਦਰਤੀ ਵੱਖਰੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਸਮੇਂ ਵਿੱਚ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੁਆਰਾ ਫੋਟੌਨ ਆਉਟਪੁੱਟ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਨੂੰ ਰਿਕਾਰਡ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਫੋਟੌਨ ਮੀਟਰ ਦੇ ਮੁੱਲ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ ਮਾਪੇ ਗਏ ਟੀਚੇ ਦੀ ਜਾਣਕਾਰੀ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਬਹੁਤ ਕਮਜ਼ੋਰ ਰੋਸ਼ਨੀ ਖੋਜ ਨੂੰ ਮਹਿਸੂਸ ਕਰਨ ਲਈ, ਵੱਖ-ਵੱਖ ਦੇਸ਼ਾਂ ਵਿੱਚ ਫੋਟੌਨ ਖੋਜ ਸਮਰੱਥਾ ਵਾਲੇ ਕਈ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਯੰਤਰਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਇੱਕ ਠੋਸ ਸਥਿਤੀ ਹਿਮਬਾਲ ਫੋਟੋਡੀਓਡ (APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ) ਇੱਕ ਅਜਿਹਾ ਯੰਤਰ ਹੈ ਜੋ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਸਿਗਨਲਾਂ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣ ਲਈ ਅੰਦਰੂਨੀ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਵੈਕਿਊਮ ਯੰਤਰਾਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, ਸਾਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਯੰਤਰਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਗਤੀ, ਹਨੇਰੇ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਖਪਤ, ਵਾਲੀਅਮ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਆਦਿ ਵਿੱਚ ਸਪੱਸ਼ਟ ਫਾਇਦੇ ਹਨ। ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੇ ਸਾਲਿਡ-ਸਟੇਟ APD ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਇਮੇਜਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ ਖੋਜ ਕੀਤੀ ਹੈ।

APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸਗੀਗਰ ਮੋਡ (GM) ਅਤੇ ਲੀਨੀਅਰ ਮੋਡ (LM) ਦੋ ਵਰਕਿੰਗ ਮੋਡ ਹਨ, ਮੌਜੂਦਾ APD ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਇਮੇਜਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗੀਗਰ ਮੋਡ APD ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਗੀਗਰ ਮੋਡ APD ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਵਿੱਚ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਦੇ ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਉੱਚ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਉੱਚ ਸਮੇਂ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਦਸਾਂ ਨੈਨੋਸਕਿੰਟ ਦੀ ਉੱਚ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਗਤੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਗੀਗਰ ਮੋਡ APD ਵਿੱਚ ਕੁਝ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਹਨ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਡਿਟੈਕਟਰ ਡੈੱਡ ਟਾਈਮ, ਘੱਟ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ, ਵੱਡਾ ਆਪਟੀਕਲ ਕ੍ਰਾਸਵਰਡ ਅਤੇ ਘੱਟ ਸਥਾਨਿਕ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ, ਇਸ ਲਈ ਉੱਚ ਖੋਜ ਦਰ ਅਤੇ ਘੱਟ ਝੂਠੇ ਅਲਾਰਮ ਦਰ ਵਿਚਕਾਰ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਉਣਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਹੈ। ਨੇੜੇ-ਸ਼ੋਰ ਰਹਿਤ ਉੱਚ-ਲਾਭ HgCdTe APD ਡਿਵਾਈਸਾਂ 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਫੋਟੋਨ ਕਾਊਂਟਰ ਲੀਨੀਅਰ ਮੋਡ ਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਕੋਈ ਡੈੱਡ ਟਾਈਮ ਅਤੇ ਕ੍ਰਾਸਟਾਕ ਪਾਬੰਦੀਆਂ ਨਹੀਂ ਹਨ, ਗੀਗਰ ਮੋਡ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਕੋਈ ਪੋਸਟ-ਪਲਸ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਕੁਐਂਚ ਸਰਕਟਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਅਲਟਰਾ-ਹਾਈ ਡਾਇਨਾਮਿਕ ਰੇਂਜ, ਚੌੜੀ ਅਤੇ ਟਿਊਨੇਬਲ ਸਪੈਕਟ੍ਰਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਰੇਂਜ ਹੈ, ਅਤੇ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਅਤੇ ਗਲਤ ਗਿਣਤੀ ਦਰ ਲਈ ਸੁਤੰਤਰ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਇਮੇਜਿੰਗ ਦੇ ਇੱਕ ਨਵੇਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਖੋਲ੍ਹਦਾ ਹੈ, ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਿਕਾਸ ਦਿਸ਼ਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਖਗੋਲ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਨਿਰੀਖਣ, ਖਾਲੀ ਥਾਂ ਸੰਚਾਰ, ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਅਤੇ ਪੈਸਿਵ ਇਮੇਜਿੰਗ, ਫਰਿੰਜ ਟਰੈਕਿੰਗ ਅਤੇ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਹੋਰ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਹਨ।

HgCdTe APD ਯੰਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਫੋਟੌਨ ਗਿਣਤੀ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ

HgCdTe ਸਮੱਗਰੀ 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਯੰਤਰ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਸ਼੍ਰੇਣੀ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਅਤੇ ਛੇਕਾਂ ਦੇ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਬਹੁਤ ਵੱਖਰੇ ਹਨ (ਚਿੱਤਰ 1 (a) ਵੇਖੋ)। ਉਹ 1.3~11 µm ਦੀ ਕੱਟ-ਆਫ ਤਰੰਗ-ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕੈਰੀਅਰ ਗੁਣਾ ਵਿਧੀ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਲਗਭਗ ਕੋਈ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ (Si APD ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਫੈਕਟਰ FSi~2-3 ਅਤੇ III-V ਪਰਿਵਾਰਕ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ FIII-V~4-5 ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ) (ਚਿੱਤਰ 1 (b) ਵੇਖੋ), ਤਾਂ ਜੋ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦਾ ਸਿਗਨਲ-ਤੋਂ-ਸ਼ੋਰ ਅਨੁਪਾਤ ਲਾਭ ਦੇ ਵਾਧੇ ਨਾਲ ਲਗਭਗ ਘਟਦਾ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਹੈ।ਐਵਲੈਂਡ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ.

ਚਿੱਤਰ 1 (a) ਪਾਰਾ ਕੈਡਮੀਅਮ ਟੈਲੂਰਾਈਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਇਓਨਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਗੁਣਾਂਕ ਅਨੁਪਾਤ ਅਤੇ Cd ਦੇ ਹਿੱਸੇ x ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ; (b) ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਮੱਗਰੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਨਾਲ APD ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਫੈਕਟਰ F ਦੀ ਤੁਲਨਾ।

ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੇ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਪਲਸਾਂ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਕੇ ਥਰਮਲ ਸ਼ੋਰ ਤੋਂ ਆਪਟੀਕਲ ਸਿਗਨਲ ਡਿਜੀਟਲ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਕੱਢ ਸਕਦੀ ਹੈ।ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ। ਕਿਉਂਕਿ ਘੱਟ-ਰੋਸ਼ਨੀ ਵਾਲਾ ਸਿਗਨਲ ਸਮੇਂ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ ਖਿੰਡਿਆ ਹੋਇਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੁਆਰਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਸਿਗਨਲ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵੀ ਕੁਦਰਤੀ ਅਤੇ ਵੱਖਰਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਕਮਜ਼ੋਰ ਰੋਸ਼ਨੀ ਦੀ ਇਸ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਪਲਸ ਐਂਪਲੀਫਿਕੇਸ਼ਨ, ਪਲਸ ਵਿਤਕਰਾ ਅਤੇ ਡਿਜੀਟਲ ਗਿਣਤੀ ਤਕਨੀਕਾਂ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਕਮਜ਼ੋਰ ਰੌਸ਼ਨੀ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣ ਲਈ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਆਧੁਨਿਕ ਫੋਟੋਨ ਗਿਣਤੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਫਾਇਦੇ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਉੱਚ ਸਿਗਨਲ-ਤੋਂ-ਸ਼ੋਰ ਅਨੁਪਾਤ, ਉੱਚ ਵਿਤਕਰਾ, ਉੱਚ ਮਾਪ ਸ਼ੁੱਧਤਾ, ਚੰਗੀ ਐਂਟੀ-ਡ੍ਰਾਫਟ, ਚੰਗੀ ਸਮਾਂ ਸਥਿਰਤਾ, ਅਤੇ ਬਾਅਦ ਦੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਅਤੇ ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਲਈ ਡਿਜੀਟਲ ਸਿਗਨਲ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਕੰਪਿਊਟਰ ਨੂੰ ਡੇਟਾ ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਹੋਰ ਖੋਜ ਵਿਧੀਆਂ ਦੁਆਰਾ ਬੇਮਿਸਾਲ ਹੈ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਫੋਟੋਨ ਗਿਣਤੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਨੂੰ ਉਦਯੋਗਿਕ ਮਾਪ ਅਤੇ ਘੱਟ-ਰੋਸ਼ਨੀ ਖੋਜ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗੈਰ-ਰੇਖਿਕ ਆਪਟਿਕਸ, ਅਣੂ ਜੀਵ ਵਿਗਿਆਨ, ਅਤਿ-ਉੱਚ ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ, ਖਗੋਲ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਫੋਟੋਮੈਟਰੀ, ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਪ੍ਰਦੂਸ਼ਣ ਮਾਪ, ਆਦਿ, ਜੋ ਕਿ ਕਮਜ਼ੋਰ ਰੋਸ਼ਨੀ ਸੰਕੇਤਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਅਤੇ ਖੋਜ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹਨ। ਮਰਕਰੀ ਕੈਡਮੀਅਮ ਟੈਲੂਰਾਈਡ ਐਵਲੈੰਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਵਿੱਚ ਲਗਭਗ ਕੋਈ ਵਾਧੂ ਸ਼ੋਰ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ, ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਲਾਭ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਸਿਗਨਲ-ਟੂ-ਆਵਾਜ਼ ਅਨੁਪਾਤ ਸੜਦਾ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਅਤੇ ਗੀਗਰ ਐਵਲੈੰਚ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਕੋਈ ਡੈੱਡ ਟਾਈਮ ਅਤੇ ਪੋਸਟ-ਪਲਸ ਪਾਬੰਦੀ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਵਿੱਚ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਲਈ ਬਹੁਤ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ, ਅਤੇ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਿਕਾਸ ਦਿਸ਼ਾ ਹੈ।