សេចក្តីផ្តើម, ប្រភេទនៃការរាប់រូបថតឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalanche លីនេអ៊ែរ
បច្ចេកវិជ្ជារាប់ Photon អាចពង្រីកសញ្ញា photon យ៉ាងពេញលេញ ដើម្បីយកឈ្នះលើការអានសំឡេងរំខានរបស់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិច និងកត់ត្រាចំនួនលទ្ធផល photon ដោយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាក្នុងកំឡុងពេលជាក់លាក់មួយ ដោយប្រើលក្ខណៈដាច់ពីគ្នាធម្មជាតិរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអគ្គិសនី ក្រោមការបំភាយពន្លឺខ្សោយ ហើយគណនាព័ត៌មាននៃគោលដៅដែលបានវាស់វែងដោយយោងតាមតម្លៃនៃ photon ម៉ែត្រ។ ដើម្បីដឹងពីការរកឃើញពន្លឺខ្សោយខ្លាំង ឧបករណ៍ជាច្រើនប្រភេទដែលមានសមត្ថភាពរកឃើញ photon ត្រូវបានសិក្សានៅប្រទេសផ្សេងៗ។ photodiode avalanche រដ្ឋរឹង (ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD) គឺជាឧបករណ៍ដែលប្រើឥទ្ធិពល photoelectric ខាងក្នុង ដើម្បីចាប់សញ្ញាពន្លឺ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍បូមធូលី ឧបករណ៍ស្ថានភាពរឹងមានគុណសម្បត្តិជាក់ស្តែងក្នុងល្បឿនឆ្លើយតប ការរាប់ងងឹត ការប្រើប្រាស់ថាមពល កម្រិតសំឡេង និងភាពប្រែប្រួលនៃវាលម៉ាញេទិក។
ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APDមានរបៀប Geiger (GM) និងរបៀបលីនេអ៊ែរ (LM) របៀបធ្វើការពីរ ដែលបច្ចេកវិទ្យារូបភាពរាប់ photon APD បច្ចុប្បន្នភាគច្រើនប្រើឧបករណ៍ Geiger mode APD ។ ឧបករណ៍ Geiger mode APD មានភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ក្នុងកម្រិតនៃ photon តែមួយ និងល្បឿនឆ្លើយតបខ្ពស់រាប់សិប nanoseconds ដើម្បីទទួលបានភាពត្រឹមត្រូវពេលវេលាខ្ពស់។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ របៀប Geiger APD មានបញ្ហាមួយចំនួនដូចជា ពេលវេលាស្លាប់របស់ឧបករណ៍ចាប់ ប្រសិទ្ធភាពនៃការរកឃើញទាប ការឆ្លងកាត់អុបទិកធំ និងកម្រិតភាពច្បាស់នៃលំហទាប ដូច្នេះវាពិបាកក្នុងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពភាពផ្ទុយគ្នារវាងអត្រារាវរកខ្ពស់ និងអត្រាជូនដំណឹងមិនពិតទាប។ បញ្ជរ Photon ផ្អែកលើឧបករណ៍ HgCdTe APD ដែលមិនមានសំលេងរំខានខ្ពស់ ដំណើរការក្នុងទម្រង់លីនេអ៊ែរ មិនមានពេលវេលាស្លាប់ និងការដាក់កម្រិត crosstalk មិនមានការភ្ជាប់ជីពចរក្រោយជីពចរ មិនទាមទារសៀគ្វី quench មានជួរថាមវន្តខ្ពស់ជ្រុល ជួរឆ្លើយតបវិសាលគមធំទូលាយ និងអាចលៃតម្រូវបាន ហើយអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរដោយឯករាជ្យសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពនៃការរកឃើញ និងអត្រារាប់។ វាបើកវាលកម្មវិធីថ្មីនៃរូបភាពរាប់ photon អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ គឺជាទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍ដ៏សំខាន់នៃឧបករណ៍រាប់ photon និងមានទស្សនវិស័យកម្មវិធីទូលំទូលាយក្នុងការសង្កេតតារាសាស្ត្រ ការទំនាក់ទំនងក្នុងលំហទំនេរ ការថតរូបភាពសកម្ម និងអកម្ម ការតាមដានព្រំដែនជាដើម។
គោលការណ៍នៃការរាប់ photon នៅក្នុងឧបករណ៍ HgCdTe APD
ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព APD ដែលមានមូលដ្ឋានលើសម្ភារៈ HgCdTe អាចគ្របដណ្តប់ជួរដ៏ធំទូលាយនៃរលកចម្ងាយ ហើយមេគុណអ៊ីយ៉ូដនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធមានភាពខុសគ្នាខ្លាំង (សូមមើលរូបភាពទី 1 (a)) ។ ពួកវាបង្ហាញយន្តការគុណនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនតែមួយក្នុងចម្ងាយរលកកាត់ 1.3 ~ 11 µm ។ ស្ទើរតែគ្មានសំលេងរំខានលើស (បើប្រៀបធៀបជាមួយកត្តាសំលេងរំខានលើស FSi~2-3 នៃឧបករណ៍ Si APD និង FIII-V~4-5 នៃឧបករណ៍គ្រួសារ III-V (សូមមើលរូបភាពទី 1 (b))) ដូច្នេះសមាមាត្រសញ្ញាទៅសំលេងរំខាននៃឧបករណ៍ស្ទើរតែមិនធ្លាក់ចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃការកើនឡើង ដែលជាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដ៏ល្អ។ឧបករណ៍ចាប់រូបភាព avalanche.
រូបភព។ 1 (a) ទំនាក់ទំនងរវាងសមាមាត្រមេគុណអ៊ីយ៉ូដនៃផលប៉ះពាល់នៃសារធាតុបារត cadmium telluride និងសមាសធាតុ x នៃ Cd; (b) ការប្រៀបធៀបកត្តាសំលេងរំខានលើស F នៃឧបករណ៍ APD ជាមួយនឹងប្រព័ន្ធសម្ភារៈផ្សេងគ្នា
បច្ចេកវិជ្ជារាប់ Photon គឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីមួយដែលអាចទាញយកសញ្ញាអុបទិកតាមឌីជីថលពីសំលេងរំខានកម្ដៅ ដោយដោះស្រាយជីពចរ photoelectron ដែលបង្កើតដោយឧបករណ៍ចាប់រូបភាពបន្ទាប់ពីទទួលបានរូបថតតែមួយ។ ចាប់តាំងពីសញ្ញាពន្លឺទាបត្រូវបានបែកខ្ញែកកាន់តែច្រើននៅក្នុងដែនពេលវេលា លទ្ធផលនៃសញ្ញាអគ្គិសនីដោយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាក៏មានលក្ខណៈធម្មជាតិនិងមិនដាច់ពីគ្នាផងដែរ។ យោងទៅតាមលក្ខណៈនៃពន្លឺខ្សោយនេះ ការពង្រីកជីពចរ ការរើសអើងជីពចរ និងបច្ចេកទេសរាប់ឌីជីថល ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើដើម្បីរកមើលពន្លឺខ្សោយខ្លាំង។ បច្ចេកវិជ្ជារាប់ photon ទំនើបមានគុណសម្បត្តិជាច្រើនដូចជា សមាមាត្រសញ្ញាទៅសំលេងរំខានខ្ពស់ ការរើសអើងខ្ពស់ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការវាស់វែងខ្ពស់ ការប្រឆាំងនឹងការរសាត់ល្អ ស្ថេរភាពពេលវេលាល្អ និងអាចបញ្ចេញទិន្នន័យទៅកាន់កុំព្យូទ័រក្នុងទម្រង់ជាសញ្ញាឌីជីថលសម្រាប់ការវិភាគ និងដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់ ដែលមិនផ្គូផ្គងដោយវិធីសាស្ត្ររាវរកផ្សេងទៀត។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ប្រព័ន្ធរាប់ចំនួន photon ត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងវិស័យវាស់វែងឧស្សាហកម្ម និងការរកឃើញពន្លឺទាប ដូចជា អុបទិកមិនលីនេអ៊ែរ ជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល វិសាលគមកម្រិតច្បាស់ខ្ពស់ ការថតរូបតារាសាស្ត្រ ការវាស់ស្ទង់ការបំពុលបរិយាកាសជាដើម ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការទទួលបាន និងការរកឃើញសញ្ញាពន្លឺខ្សោយ។ ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពបារត cadmium telluride avalanche photodetector ស្ទើរតែគ្មានសំលេងរំខានទេ ដោយសារការកើនឡើង សមាមាត្រសញ្ញាទៅសំលេងរំខានមិនរលួយ ហើយវាមិនមានពេលវេលាស្លាប់ និងការរឹតបន្តឹងក្រោយជីពចរទាក់ទងនឹងឧបករណ៍ Geiger avalanche ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់កម្មវិធីក្នុងការរាប់ photon និងជាទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍ដ៏សំខាន់នៃឧបករណ៍រាប់ photon នាពេលអនាគត។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ១៤-មករា-២០២៥