နိဒါန်း၊ ဖိုတွန် ရေတွက်ခြင်း အမျိုးအစားlinear avalanche photodetector
ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းနည်းပညာသည် အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများ၏ ဖတ်ရှုခြင်းဆူညံသံကို ကျော်လွှားရန် ဖိုတွန်အချက်ပြမှုကို အပြည့်အဝချဲ့ထွင်နိုင်ပြီး အားနည်းသောအလင်းရောင်ဓာတ်ရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုအောက်တွင် အလင်းအားနည်းသော ဓာတ်ရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုအောက်ရှိ လျှပ်စစ်အချက်ပြကိရိယာမှ ထွက်သည့်လျှပ်စစ်အချက်ပြကိရိယာမှ ဖိုတွန်အထွက်နှုန်းကို အချိန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအတွင်း မှတ်တမ်းတင်နိုင်သည် ၊ ဖိုတွန်မီတာတန်ဖိုးအရ တိုင်းတာထားသော ပစ်မှတ်၏ အချက်အလက်ကို တွက်ချက်ပါ။ အလွန်အားနည်းသော အလင်းထောက်လှမ်းမှုကို သိရှိရန်အတွက် ဖိုတွန် ထောက်လှမ်းနိုင်စွမ်းရှိသော တူရိယာအမျိုးအစားများစွာကို နိုင်ငံအသီးသီးတွင် လေ့လာခဲ့ကြသည်။ အစိုင်အခဲအခြေအနေ နှင်းပြိုကျသည့် ဓာတ်ပုံဒိုင်အိုဒ (APD ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ) သည် အလင်းအချက်ပြမှုများကို ထောက်လှမ်းရန် အတွင်းပိုင်း photoelectric effect ကို အသုံးပြုသည့် စက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဖုန်စုပ်စက်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ solid-state စက်ပစ္စည်းများသည် တုံ့ပြန်မှုအမြန်နှုန်း၊ မှောင်မိုက်သောရေတွက်မှု၊ ပါဝါသုံးစွဲမှု၊ ထုထည်နှင့် သံလိုက်စက်ကွင်း အာရုံခံနိုင်စွမ်းစသည်တို့တွင် သိသာထင်ရှားသော အားသာချက်များရှိသည်။ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် Solid-state APD ဖိုတွန်ရေတွက်သည့် ပုံရိပ်ဖော်နည်းပညာကို အခြေခံ၍ သုတေသနပြုလုပ်ခဲ့သည်။
APD photodetector ကိရိယာGeiger mode (GM) နှင့် linear mode (LM) အလုပ်မုဒ်နှစ်ခုပါရှိပြီး လက်ရှိ APD photon counting imaging technology သည် Geiger mode APD device ကို အဓိကအသုံးပြုသည်။ Geiger မုဒ် APD စက်ပစ္စည်းများတွင် ဖိုတွန်တစ်လုံးတည်းအဆင့်တွင် အာရုံခံနိုင်စွမ်းမြင့်မားပြီး အချိန်တိကျမှုရရှိရန် ဆယ်ဂဏန်းနာနိုစက္ကန့်၏ မြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှုအမြန်နှုန်းရှိသည်။ သို့သော် Geiger မုဒ် APD တွင် detector dead time၊ low detection efficiency၊ ကြီးမားသော optical crossword နှင့် low spatial resolution ကဲ့သို့သော ပြဿနာအချို့ရှိပြီး၊ ထို့ကြောင့် high detection rate နှင့် low false alarm rate အကြား ဆန့်ကျင်ဘက်များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်လုပ်ရန် ခက်ခဲသည်။ အသံမရှိသော မြင့်မားသော HgCdTe APD စက်ပစ္စည်းများကို လိုင်းနားမုဒ်တွင် အခြေခံထားသော Photon ကောင်တာများသည် လိုင်းမုဒ်တွင် လည်ပတ်နေသည်၊ သေချိန်နှင့် crosstalk ကန့်သတ်ချက်များမရှိ၊ Geiger mode နှင့်ဆက်စပ်သည့် post-pulse မရှိပါ၊ quench circuit များမလိုအပ်ပါ၊ အလွန်မြင့်မားသော dynamic range ရှိသည်၊ ကျယ်ပြန့်သည် နှင့် ချိန်ညှိနိုင်သော ရောင်စဉ်တန်း တုံ့ပြန်မှုအကွာအဝေးတို့ကို ထောက်လှမ်းမှုထိရောက်မှုနှင့် မှားယွင်းသောရေတွက်မှုနှုန်းအတွက် လွတ်လပ်စွာ ပြုပြင်ဖန်တီးနိုင်ပါသည်။ ၎င်းသည် အနီအောက်ရောင်ခြည်သုံး ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်း ပုံရိပ်ဖော်ခြင်း၏ အက်ပလီကေးရှင်းနယ်ပယ်အသစ်ကို ဖွင့်လှစ်ပေးထားပြီး၊ ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းကိရိယာများ၏ အရေးကြီးသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းညွှန်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး နက္ခတ္တဗေဒဆိုင်ရာ လေ့လာကြည့်ရှုမှု၊ နေရာလွတ်ဆက်သွယ်ရေး၊ တက်ကြွပြီး အချည်းနှီးသော ပုံရိပ်ဖော်မှု၊ အစွန်းအထင်းခြေရာခံခြင်းစသည်ဖြင့် ကျယ်ပြန့်သော အသုံးချပလီကေးရှင်းအလားအလာများရှိသည်။
HgCdTe APD စက်များတွင် ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်း၏မူလ
HgCdTe ပစ္စည်းများအပေါ်အခြေခံထားသော APD ဓာတ်ပုံdetector ကိရိယာများသည် လှိုင်းအလျားများစွာကို လွှမ်းခြုံနိုင်ပြီး၊ အီလက်ထရွန်နှင့် အပေါက်များ၏ အိုင်ယွန်အိုင်းယွန်းကိန်းများသည် အလွန်ကွဲပြားသည် (ပုံ 1 (က) ကိုကြည့်ပါ)။ ၎င်းတို့သည် လှိုင်းအလျား 1.3 ~ 11 µm အတွင်း တစ်ခုတည်းသော သယ်ဆောင်သူ အမြှောက်ယန္တရားကို ပြသသည်။ ပိုလျှံသောဆူညံသံမရှိသလောက် (ပိုလျှံသောဆူညံသံအချက် FSi~2-3 နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက Si APD စက်များ၏ FIII-V~4-5 နှင့် III-V မိသားစုစက်ပစ္စည်းများ၏ FIII-V~4-5 (ပုံ 1 (ခ) ကိုကြည့်ပါ)) ထို့ကြောင့် signal- စံပြအနီအောက်ရောင်ခြည်တစ်ခုဖြစ်သည့် အမြတ်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ စက်ပစ္စည်းများ၏ ဆူညံသံအချိုးသည် ကျဆင်းသွားခြင်းမရှိပေ။နှင်းမုန်တိုင်း ဓါတ်ပုံဖမ်းစက်.
သဖန်းသီး။ 1 (က) ပြဒါးကဒ်မီယမ် တယ်ယူရိုက်ပစ္စည်းနှင့် Cd ၏ အစိတ်အပိုင်း x ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှု အိုင်ယွန်ပြုပ်ဖော်ကိန်း အချိုးအစား၊ (ခ) ကွဲပြားခြားနားသော ပစ္စည်းစနစ်များဖြင့် APD စက်များ၏ ပိုလျှံသော ဆူညံသံအချက် F ကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်း။
ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းနည်းပညာသည် ဒစ်ဂျစ်တယ်အလင်းလှိုင်းများမှ ထုတ်လွှတ်သော အလင်းလှိုင်းများကို ဒစ်ဂျစ်တယ်နည်းပညာဖြင့် ထုတ်ပေးသော photoelectron pulses များကို ဖြေရှင်းပေးသည့် နည်းပညာအသစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာဖိုတွန်တစ်လုံးကို ရရှိပြီးနောက်။ အလင်းနည်းသောအချက်ပြမှုသည် အချိန်ဒိုမိန်းတွင် ပိုမိုပြန့်နှံ့သွားသောကြောင့်၊ detector မှ လျှပ်စစ်အချက်ပြထွက်ရှိမှုသည် သဘာဝအတိုင်းဖြစ်ပြီး သီးခြားဖြစ်သည်။ အလင်းအားနည်းခြင်း၊ သွေးခုန်နှုန်းချဲ့ခြင်း၊ သွေးခုန်နှုန်းခွဲခြားခြင်းနှင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်ရေတွက်ခြင်းနည်းပညာများကို အများအားဖြင့် အလွန်အားနည်းသောအလင်းကိုရှာဖွေရန် အသုံးပြုကြသည်။ ခေတ်မီဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းနည်းပညာတွင် မြင့်မားသော signal-to-noise ratio၊ မြင့်မားသောခွဲခြားမှု၊ မြင့်မားသောတိုင်းတာမှုတိကျမှု၊ ကောင်းမွန်သောဆန့်ကျင်မှု၊ အချိန်တည်ငြိမ်မှု၊ နှင့် နောက်ဆက်တွဲခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများအတွက် ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုပုံစံဖြင့် ကွန်ပျူတာသို့ ဒေတာများထုတ်ပေးနိုင်သည်။ အခြားသော ထောက်လှမ်းမှုနည်းလမ်းများဖြင့် မယှဉ်သာသော စီမံဆောင်ရွက်ပေးခြင်း။ လက်ရှိတွင်၊ ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းစနစ်ကို စက်မှုတိုင်းတာခြင်းနှင့် အလင်းနည်းသော ထောက်လှမ်းခြင်းနယ်ပယ်တွင် တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုလျက်ရှိပြီး nonlinear optics၊ molecular biology၊ ultra-high resolution spectroscopy၊ astronomical photometry၊ atmospheric pollution measurement စသည်တို့နှင့် ဆက်စပ်လျက်ရှိပါသည်။ အားနည်းသော အလင်းအချက်ပြမှုများကို ရယူခြင်းနှင့် ထောက်လှမ်းခြင်းဆီသို့။ မာကျူရီ ကက်မီယမ် တယ်လိုရိုက် နှင်းလျှောပစ် ဓာတ်ပုံdetector တွင် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ ဆူညံသံများ တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အချက်ပြ-မှ ဆူညံမှု အချိုးသည် ပျက်စီးသွားခြင်းမရှိသည့်အပြင်၊ Geiger avalanche စက်ပစ္စည်းများနှင့် ပတ်သက်သည့် သေလွန်သည့်အချိန်နှင့် သွေးခုန်နှုန်း ကန့်သတ်ချက်မရှိ၊ ၎င်းအတွက် အလွန်သင့်လျော်သော၊ ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းတွင် အပလီကေးရှင်းသည် အနာဂတ်တွင် ဖိုတွန်ရေတွက်သည့်ကိရိယာများ၏ အရေးကြီးသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းညွှန်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။
စာတိုက်အချိန်- Jan-14-2025