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។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១៤ ខែមករា ឆ្នាំ ២០២៥