សេចក្តីផ្តើម ប្រភេទនៃការរាប់ហ្វូតុងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបភាពព្រិលធ្លាក់លីនេអ៊ែរ
បច្ចេកវិទ្យារាប់ហ្វូតុងអាចពង្រីកសញ្ញាហ្វូតុងបានយ៉ាងពេញលេញ ដើម្បីយកឈ្នះលើសំឡេងរំខាននៃការអានឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច និងកត់ត្រាចំនួនហ្វូតុងដែលបញ្ចេញដោយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាក្នុងរយៈពេលជាក់លាក់ណាមួយ ដោយប្រើលក្ខណៈដាច់ដោយឡែកពីគ្នាធម្មជាតិនៃសញ្ញាអគ្គិសនីដែលបញ្ចេញរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាក្រោមការបំភាយពន្លឺខ្សោយ និងគណនាព័ត៌មាននៃគោលដៅដែលវាស់បានតាមតម្លៃរបស់ម៉ែត្រហ្វូតុង។ ដើម្បីសម្រេចបាននូវការរកឃើញពន្លឺខ្សោយខ្លាំង ឧបករណ៍ជាច្រើនប្រភេទផ្សេងៗគ្នាដែលមានសមត្ថភាពរកឃើញហ្វូតុងត្រូវបានសិក្សានៅក្នុងប្រទេសផ្សេងៗគ្នា។ ហ្វូតតូឌីយ៉ូដរអិលបាក់ដីរឹង (ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APD) គឺជាឧបករណ៍មួយដែលប្រើឥទ្ធិពលហ្វូតូអេឡិចត្រិចខាងក្នុង ដើម្បីរកឃើញសញ្ញាពន្លឺ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍បូមធូលី ឧបករណ៍សភាពរឹងមានគុណសម្បត្តិជាក់ស្តែងក្នុងល្បឿនឆ្លើយតប ការរាប់ងងឹត ការប្រើប្រាស់ថាមពល បរិមាណ និងភាពរសើបនៃដែនម៉ាញេទិកជាដើម។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានធ្វើការស្រាវជ្រាវដោយផ្អែកលើបច្ចេកវិទ្យាថតរូបភាពរាប់ហ្វូតុង APD សភាពរឹង។
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APDមានរបៀបធ្វើការពីររបៀប Geiger (GM) និងរបៀបលីនេអ៊ែរ (LM) បច្ចេកវិទ្យាថតរូបភាពរាប់ហ្វូតុង APD បច្ចុប្បន្នភាគច្រើនប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ APD របៀប Geiger។ ឧបករណ៍ APD របៀប Geiger មានភាពរសើបខ្ពស់នៅកម្រិតហ្វូតុងតែមួយ និងល្បឿនឆ្លើយតបខ្ពស់រាប់សិបណាណូវិនាទី ដើម្បីទទួលបានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់នៃពេលវេលា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ APD របៀប Geiger មានបញ្ហាមួយចំនួនដូចជាពេលវេលាស្លាប់របស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ប្រសិទ្ធភាពរកឃើញទាប ល្បែងផ្គុំរូបអុបទិកធំ និងគុណភាពបង្ហាញលំហទាប ដូច្នេះវាពិបាកក្នុងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពភាពផ្ទុយគ្នារវាងអត្រារកឃើញខ្ពស់ និងអត្រារោទិ៍មិនពិតទាប។ ឧបករណ៍រាប់ហ្វូតុងដែលផ្អែកលើឧបករណ៍ APD HgCdTe ដែលមានកម្លាំងខ្ពស់ស្ទើរតែគ្មានសំឡេងរំខាន ដំណើរការក្នុងរបៀបលីនេអ៊ែរ មិនមានការរឹតបន្តឹងពេលវេលាស្លាប់ និងការឆ្លងចរន្តទេ មិនមានការរឹតបន្តឹងក្រោយជីពចរដែលភ្ជាប់ជាមួយរបៀប Geiger មិនត្រូវការសៀគ្វីពន្លត់ទេ មានជួរថាមវន្តខ្ពស់ខ្លាំង ជួរឆ្លើយតបវិសាលគមធំទូលាយ និងអាចលៃតម្រូវបាន ហើយអាចត្រូវបានបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដោយឯករាជ្យសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពរកឃើញ និងអត្រារាប់មិនពិត។ វាបើកវិស័យអនុវត្តថ្មីមួយនៃការថតរូបភាពរាប់ហ្វូតុងអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ដែលជាទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍ដ៏សំខាន់នៃឧបករណ៍រាប់ហ្វូតុង និងមានទស្សនវិស័យអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការសង្កេតតារាសាស្ត្រ ការទំនាក់ទំនងក្នុងលំហទំនេរ ការថតរូបភាពសកម្ម និងអកម្ម ការតាមដានគែមជាដើម។
គោលការណ៍នៃការរាប់ហ្វូតុងនៅក្នុងឧបករណ៍ HgCdTe APD
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ APD ដែលផ្អែកលើវត្ថុធាតុដើម HgCdTe អាចគ្របដណ្ដប់លើរលកពន្លឺជាច្រើន ហើយមេគុណអ៊ីយ៉ូដនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធមានភាពខុសគ្នាខ្លាំង (សូមមើលរូបភាពទី 1 (ក))។ ពួកវាបង្ហាញយន្តការគុណឧបករណ៍ផ្ទុកតែមួយក្នុងរលកពន្លឺកាត់ផ្តាច់ 1.3~11 µm។ ស្ទើរតែគ្មានសំឡេងរំខានលើស (បើធៀបនឹងកត្តាសំឡេងរំខានលើស FSi~2-3 របស់ឧបករណ៍ Si APD និង FIII-V~4-5 របស់ឧបករណ៍គ្រួសារ III-V (សូមមើលរូបភាពទី 1 (ខ)) ដូច្នេះសមាមាត្រសញ្ញាទៅសំឡេងរំខានរបស់ឧបករណ៍ស្ទើរតែមិនធ្លាក់ចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃការទទួលបាន ដែលជាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដ៏ល្អមួយ។ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពព្រិលធ្លាក់.
រូបភាពទី 1 (ក) ទំនាក់ទំនងរវាងសមាមាត្រមេគុណអ៊ីយ៉ូដផលប៉ះពាល់នៃសម្ភារៈបារតកាដមីញ៉ូមតេលូរីត និងសមាសធាតុ x នៃស៊ីដ; (ខ) ការប្រៀបធៀបកត្តាសំឡេងរំខានលើស F នៃឧបករណ៍ APD ជាមួយនឹងប្រព័ន្ធសម្ភារៈផ្សេងៗគ្នា
បច្ចេកវិទ្យារាប់ហ្វូតុង គឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីមួយដែលអាចទាញយកសញ្ញាអុបទិកចេញពីសំឡេងរំខានកម្ដៅដោយឌីជីថល ដោយដោះស្រាយជីពចរហ្វូតូអេឡិចត្រុងដែលបង្កើតឡើងដោយឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺបន្ទាប់ពីទទួលបានហ្វូតុងតែមួយ។ ដោយសារតែសញ្ញាពន្លឺតិចត្រូវបានខ្ចាត់ខ្ចាយកាន់តែច្រើននៅក្នុងដែនពេលវេលា សញ្ញាអគ្គិសនីដែលបញ្ចេញដោយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាក៏មានលក្ខណៈធម្មជាតិ និងដាច់ពីគ្នាផងដែរ។ យោងតាមលក្ខណៈនៃពន្លឺខ្សោយនេះ ការពង្រីកជីពចរ ការបែងចែកជីពចរ និងបច្ចេកទេសរាប់ឌីជីថលជាធម្មតាត្រូវបានប្រើដើម្បីរកឃើញពន្លឺខ្សោយខ្លាំង។ បច្ចេកវិទ្យារាប់ហ្វូតុងទំនើបមានគុណសម្បត្តិជាច្រើន ដូចជាសមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងរំខានខ្ពស់ ការបែងចែកខ្ពស់ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការវាស់វែងខ្ពស់ ប្រឆាំងនឹងការរសាត់ល្អ ស្ថេរភាពពេលវេលាល្អ និងអាចបញ្ចេញទិន្នន័យទៅកុំព្យូទ័រក្នុងទម្រង់ជាសញ្ញាឌីជីថលសម្រាប់ការវិភាគ និងដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់ ដែលមិនអាចប្រៀបផ្ទឹមបានដោយវិធីសាស្ត្ររកឃើញផ្សេងទៀត។ បច្ចុប្បន្ននេះ ប្រព័ន្ធរាប់ហ្វូតុងត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិស័យវាស់វែងឧស្សាហកម្ម និងការរកឃើញពន្លឺតិច ដូចជាអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរ ជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល វិសាលគមដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់បំផុត ហ្វូតូម៉ែត្រីតារាសាស្ត្រ ការវាស់វែងការបំពុលបរិយាកាសជាដើម ដែលទាក់ទងនឹងការទទួលបាន និងការរកឃើញសញ្ញាពន្លឺខ្សោយ។ ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺបារត កាដមីញ៉ូម តេលលូរីត ស្ទើរតែគ្មានសំឡេងរំខានលើសលប់ទេ នៅពេលដែលកម្រិតកើនឡើងកើនឡើង សមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងរំខានមិនរលួយទេ ហើយមិនមានការរឹតបន្តឹងពេលវេលាស្លាប់ និងការរឹតបន្តឹងក្រោយជីពចរទាក់ទងនឹងឧបករណ៍ Geiger avalanche ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការអនុវត្តក្នុងការរាប់ហ្វូតុង ហើយវាជាទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍ដ៏សំខាន់នៃឧបករណ៍រាប់ហ្វូតុងនាពេលអនាគត។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១៤ ខែមករា ឆ្នាំ ២០២៥