နိဒါန်း၊ ဖိုတွန် ရေတွက်ခြင်း အမျိုးအစားlinear avalanche photodetector
ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းနည်းပညာသည် အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများ၏ ဖတ်ရှုခြင်းဆူညံသံကို ကျော်လွှားရန်အတွက် ဖိုတွန်အချက်ပြမှုကို အပြည့်အဝချဲ့ထွင်နိုင်ပြီး အလင်းအားနည်းသော အလင်းဖြာထွက်မှုအောက်တွင် လျှပ်စစ်အချက်ပြကိရိယာ၏ သဘာဝအတိုင်း သီးခြားလက္ခဏာများကို အသုံးပြုကာ အချိန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအတွင်း detector မှ ဖိုတွန်အထွက်နှုန်းကို မှတ်တမ်းတင်ကာ ဖိုတွန်မီတာတန်ဖိုးအလိုက် တိုင်းတာထားသော ပစ်မှတ်၏အချက်အလက်များကို တွက်ချက်နိုင်သည်။ 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။ အနီးနား-ဆူညံမှုမရှိသော မြင့်မားသော HgCdTe APD စက်များပေါ်တွင် အခြေခံထားသော Photon ကောင်တာများသည် linear mode တွင်အလုပ်လုပ်သည်၊ သေချိန်နှင့် crosstalk ကန့်သတ်ချက်များမရှိပါ၊ Geiger mode နှင့်ဆက်စပ်သည့် post-pulse မရှိပါ၊ quench circuit များမလိုအပ်ပါ၊ အလွန်မြင့်မားသော dynamic range၊ ကျယ်ပြန့်ပြီး tunable spectral response range နှင့် false count rate အတွက် သီးခြား optimized လုပ်နိုင်ပါသည်။ ၎င်းသည် အနီအောက်ရောင်ခြည်သုံး ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်း ပုံရိပ်ဖော်ခြင်း၏ အက်ပလီကေးရှင်းနယ်ပယ်အသစ်ကို ဖွင့်လှစ်ပေးထားပြီး၊ ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းဆိုင်ရာ ကိရိယာများ၏ အရေးကြီးသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းညွှန်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး နက္ခတ္တဗေဒဆိုင်ရာ စူးစမ်းလေ့လာခြင်း၊ နေရာလွတ်ဆက်သွယ်ရေး၊ တက်ကြွပြီး အချည်းနှီးသော ပုံရိပ်ဖော်ခြင်း၊ အနားသတ်ခြေရာခံခြင်း စသည့် ကျယ်ပြန့်သော အသုံးချပရိုဂရမ်များ အလားအလာများရှိသည်။
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 (Si APD စက်ပစ္စည်းများ၏ ပိုလျှံသောဆူညံသံအချက် FSi~2-3 နှင့် III-V မိသားစုစက်ပစ္စည်းများ၏ FIII-V~4-5 (ပုံ 1 (ခ) ကိုကြည့်ပါ))၊ ထို့ကြောင့် စက်များ၏ signal-to-noise အချိုးသည် အမြတ်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ၊ စံပြအနီအောက်ရောင်ခြည်နီးပါး ကျဆင်းသွားမည်မဟုတ်ပေ။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။ ခေတ်မီ ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းနည်းပညာတွင် မြင့်မားသော signal-to-noise ratio၊ မြင့်မားသော ခွဲခြားမှု၊ မြင့်မားသော တိုင်းတာမှုတိကျမှု၊ ကောင်းမွန်သော ပျံ့လွင့်မှု၊ ကောင်းမွန်သောအချိန်တည်ငြိမ်မှု၊ နှင့် နောက်ဆက်တွဲ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းနှင့် လုပ်ဆောင်ခြင်းအတွက် အခြားသော ထောက်လှမ်းမှုနည်းလမ်းများဖြင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်အချက်ပြမှုပုံစံဖြင့် ဒေတာများကို ကွန်ပျူတာသို့ ထုတ်ပေးနိုင်သည်။ လက်ရှိတွင်၊ ဖိုတွန်ရေတွက်ခြင်းစနစ်ကို စက်မှုတိုင်းတာခြင်းနှင့် အလင်းနည်းသော ထောက်လှမ်းခြင်းနယ်ပယ်တွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုခဲ့ပြီး အလင်းအားနည်းသော အလင်းအချက်ပြမှုများကို ရယူခြင်းနှင့် အားနည်းသောအလင်းအချက်ပြမှုများကို ထောက်လှမ်းခြင်းစသည်ဖြင့် ဆက်စပ်လျက်ရှိပါသည်။ ပြဒါးကဒ်မီယမ်တယ်လိုရိုက် avalanche photodetector တွင် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ ဆူညံသံများ တိုးလာသည်နှင့်အမျှ signal-to-noise အချိုးသည် ယိုယွင်းမသွားဘဲ၊ သေဆုံးချိန်နှင့် သွေးခုန်နှုန်းလွန်ကဲမှု ကန့်သတ်ချက်လည်း မရှိကြောင်း၊ Geiger avalanche စက်ပစ္စည်းများတွင် အသုံးချရန်အတွက် အလွန်သင့်လျော်သော၊ ၎င်းသည် အနာဂတ် photon ရေတွက်စက်များ၏ အရေးကြီးသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းညွှန်ချက်ဖြစ်သည်။
စာတိုက်အချိန်- Jan-14-2025