تونۇشتۇرۇش ، فوتون ھېسابلاش تىپىدىكى سىزىقلىق قار كۆچكۈنى فوتو ئېلېكتر ئۈسكۈنىسى

تونۇشتۇرۇش ، فوتون ھېسابلاش تىپىسىزىقلىق قار كۆچۈش فوتوگراف

فوتون ھېسابلاش تېخنىكىسى ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئوقۇش شاۋقۇنىنى يېڭىش ئۈچۈن فوتون سىگىنالىنى تولۇق كۈچەيتەلەيدۇ ھەمدە ئاجىز نۇر رادىئاتسىيىسى ئاستىدا تەكشۈرۈش ئۈسكۈنىسىنىڭ ئېلېكتر سىگنالىنىڭ تەبىئىي دىسكا ئالاھىدىلىكىنى ئىشلىتىپ ، مەلۇم ۋاقىت ئىچىدە تەكشۈرگۈچنىڭ فوتون چىقىرىش مىقدارىنى خاتىرىلىيەلەيدۇ ھەمدە ئۆلچەملىك نىشاننىڭ ئۇچۇرلىرىنى فوتون مېتىرنىڭ قىممىتىگە ئاساسەن ھېسابلىيالايدۇ. ئىنتايىن ئاجىز نۇرنى بايقاشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن ، ھەرقايسى دۆلەتلەردە فوتون پەرقلەندۈرۈش ئىقتىدارىغا ئىگە نۇرغۇن ئوخشىمىغان ئەسۋابلار تەتقىق قىلىندى. قاتتىق ھالەتتىكى قار كۆچۈش فوتودىئودى (APD فوتوگراف) ئىچكى سىگنال ئېففېكتىنى ئىشلىتىپ نۇر سىگنالىنى ئېنىقلايدىغان ئۈسكۈنىدۇر. ۋاكۇئۇملۇق ئۈسكۈنىلەرگە سېلىشتۇرغاندا ، قاتتىق ھالەتتىكى ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئىنكاس قايتۇرۇش سۈرئىتى ، قاراڭغۇ ھېسابلاش ، توك سەرپىياتى ، ھەجىمى ۋە ماگنىت مەيدانى سەزگۈرلۈكى قاتارلىقلاردا كۆرۈنەرلىك ئەۋزەللىكى بار ، ئالىملار قاتتىق ھالەتتىكى APD فوتون ھېسابلاش تەسۋىر ھاسىل قىلىش تېخنىكىسىنى ئاساس قىلىپ تەتقىقات ئېلىپ باردى.

APD فوتوگراف ئۈسكۈنىسىGeiger ھالىتى (GM) ۋە سىزىقلىق ھالەت (LM) دىن ئىبارەت ئىككى خىل خىزمەت شەكلى بار ، ھازىرقى APD فوتون ھېسابلاش تەسۋىر ھاسىل قىلىش تېخنىكىسى ئاساسلىقى Geiger ھالىتى APD ئۈسكۈنىسىنى ئىشلىتىدۇ. Geiger ھالىتى APD ئۈسكۈنىلىرىنىڭ يەككە فوتون سەۋىيىسىدىكى سەزگۈرلۈكى يۇقىرى ، ئون نەچچە نانو سېكۇنت يۇقىرى ئىنكاس قايتۇرۇش سۈرئىتى يۇقىرى ۋاقىتنىڭ توغرىلىقىغا ئېرىشىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، گېيگېر ھالىتى APD دا تەكشۈرگۈچنىڭ ئۆلۈش ۋاقتى ، تۆۋەن بايقاش ئۈنۈمى ، چوڭ ئوپتىكىلىق ھالقىلىق سۆز ۋە بوشلۇقنىڭ ئېنىقلىق دەرىجىسى تۆۋەن بولۇش قاتارلىق بىر قىسىم مەسىلىلەر بار ، شۇڭا يۇقىرى بايقاش نىسبىتى بىلەن تۆۋەن يالغان ئاگاھلاندۇرۇش نىسبىتى ئوتتۇرىسىدىكى زىددىيەتنى ئەلالاشتۇرۇش تەس. شاۋقۇنغا يېقىن يۇقىرى پايدا ئالىدىغان HgCdTe APD ئۈسكۈنىلىرىنى ئاساس قىلغان فوتون ھېسابلىغۇچ سىزىقلىق ھالەتتە مەشغۇلات قىلىدۇ ، ئۆلۈش ۋاقتى ۋە ئۆتۈشمە يول چەكلىمىسى يوق ، گېگېر ھالىتى بىلەن مۇناسىۋەتلىك تومۇردىن كېيىنكى تومۇر يوق ، ئۆچۈرۈش توك يولى تەلەپ قىلمايدۇ ، دەرىجىدىن تاشقىرى يۇقىرى ھەرىكەتچان دائىرە ، كەڭ ۋە تەڭشىگىلى بولىدىغان سپېكترا ئىنكاس دائىرىسى بار ، بايقاش ئۈنۈمى ۋە يالغان ھېسابلاش نىسبىتى ئۈچۈن مۇستەقىل ئەلالاشتۇرغىلى بولىدۇ. ئۇ ئىنفىرا قىزىل نۇرلۇق فوتون ھېسابلاش تەسۋىرىنىڭ يېڭى قوللىنىشچان ساھەسىنى ئاچىدۇ ، فوتون ھېسابلاش ئۈسكۈنىلىرىنىڭ مۇھىم تەرەققىيات يۆنىلىشى بولۇپ ، ئاسترونومىيىلىك كۆزىتىش ، ئەركىن بوشلۇق ئالاقىسى ، ئاكتىپ ۋە پاسسىپ تەسۋىر ھاسىل قىلىش ، گىرۋەكنى ئىز قوغلاش قاتارلىقلاردا كەڭ قوللىنىش ئىستىقبالىغا ئىگە.

HgCdTe APD ئۈسكۈنىلىرىدە فوتون ھېسابلاش پرىنسىپى

HgCdTe ماتېرىياللىرىنى ئاساس قىلغان APD فوتوئېلېكتور ئۈسكۈنىلىرى كەڭ دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنى قاپلىيالايدۇ ، ئېلېكترون ۋە تۆشۈكلەرنىڭ ئىئونلاشتۇرۇش كوئېففىتسېنتى ئوخشىمايدۇ (1-رەسىمگە قاراڭ). ئۇلار ئۈزۈلۈپ قالغان دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 1.3 ~ 11 µm ئىچىدە يەككە توشۇغۇچى كۆپەيتىش مېخانىزمىنى نامايان قىلىدۇ. ئارتۇقچە شاۋقۇن يوق دېيەرلىك (Si APD ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئارتۇقچە شاۋقۇن ئامىلى FSi ~ 2-3 ۋە III-V ئائىلە ئۈسكۈنىلىرىنىڭ FIII-V ~ 4-5 گە سېلىشتۇرغاندا (1-رەسىم)قار كۆچكۈنى فوتوگراف.

FIG. 1. (b) ئوخشىمىغان ماتېرىيال سىستېمىسى بىلەن APD ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئارتۇقچە شاۋقۇن ئامىلى F نى سېلىشتۇرۇش

فوتون ھېسابلاش تېخنىكىسى يېڭى ھاسىل قىلىنغان تېخنىكا بولۇپ ، a ئارقىلىق ھاسىل قىلىنغان فوتو ئېلېكترون تومۇرنى ھەل قىلىش ئارقىلىق ئىسسىقلىق شاۋقۇنىدىن ئوپتىكىلىق سىگنالنى رەقەملىك ھالدا چىقىرالايدۇ.Photodetectorبىر فوتوننى تاپشۇرۇۋالغاندىن كېيىن. تۆۋەن نۇرلۇق سىگنال ۋاقىت دائىرىسىدە تېخىمۇ تارقاق بولغاچقا ، تەكشۈرگۈچنىڭ ئېلېكتر سىگنالى چىقىرىشمۇ تەبىئىي ۋە ئېنىق. ئاجىز نۇرنىڭ بۇ ئالاھىدىلىكىگە ئاساسەن ، تومۇرنى كۈچەيتىش ، تومۇرنى كەمسىتىش ۋە رەقەملىك ھېسابلاش تېخنىكىسى ئادەتتە ئىنتايىن ئاجىز نۇرنى بايقاشقا ئىشلىتىلىدۇ. زامانىۋى فوتون ھېسابلاش تېخنىكىسىنىڭ نۇرغۇن ئەۋزەللىكلىرى بار ، مەسىلەن سىگنالنىڭ شاۋقۇن نىسبىتى يۇقىرى بولۇش ، كەمسىتىشنىڭ يۇقىرى بولۇشى ، ئۆلچەشنىڭ توغرىلىقى ، يۆتكىلىشكە قارشى تۇرۇشنىڭ ياخشى بولۇشى ، ۋاقىتنىڭ مۇقىملىقى قاتارلىقلار بولۇپ ، كېيىنكى تەكشۈرۈش ۋە بىر تەرەپ قىلىش ئۈچۈن رەقەملىك سىگنال شەكلىدە سانلىق مەلۇماتنى كومپيۇتېرغا چىقارغىلى بولىدۇ ، بۇ باشقا بايقاش ئۇسۇللىرى بىلەن تەڭداشسىز. ھازىر ، فوتون ھېسابلاش سىستېمىسى سانائەتنىڭ ئۆلچەش ۋە تۆۋەن نۇرنى بايقاش ساھەسىدە كەڭ قوللىنىلدى ، مەسىلەن سىزىقسىز ئوپتىكا ، مولېكۇلا بىئولوگىيىسى ، دەرىجىدىن تاشقىرى يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى سپېكتروسكوپ ، ئاسترونومىيىلىك فوتومېتىر ، ئاتموسفېرا بۇلغىنىشىنى ئۆلچەش قاتارلىقلار ئاجىز نۇر سىگنالىغا ئېرىشىش ۋە بايقاش بىلەن مۇناسىۋەتلىك. سىماب كادمىي تۇلۇرىد قار كۆچكۈنى فوتوتېكتورنىڭ ئارتۇقچە شاۋقۇنى يوق دېيەرلىك ، چۈنكى پايدىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، سىگنال بىلەن شاۋقۇن نىسبىتى بۇزۇلمايدۇ ، گېگېر قار كۆچكۈنىگە مۇناسىۋەتلىك ئۆلۈك ۋاقىت ۋە تومۇردىن كېيىنكى چەكلىمىلەرمۇ يوق ، بۇ فوتون ھېسابلاش ئۈسكۈنىلىرىنىڭ مۇھىم تەرەققىيات يۆنىلىشى.