تعارف، فوٹوون کی گنتی کی قسم لکیری برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر

تعارف، فوٹوون گنتی کی قسملکیری برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر

فوٹون گنتی کی ٹیکنالوجی الیکٹرانک آلات کے ریڈ آؤٹ شور پر قابو پانے کے لیے فوٹوون سگنل کو مکمل طور پر بڑھا سکتی ہے، اور کمزور روشنی کی شعاع کے تحت ڈیٹیکٹر آؤٹ پٹ الیکٹریکل سگنل کی قدرتی مجرد خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے ایک خاص وقت میں ڈیٹیکٹر کے ذریعے فوٹوون آؤٹ پٹ کی تعداد کو ریکارڈ کر سکتی ہے، اور میٹر کی قدر کے مطابق ناپے گئے فوٹون ہدف کی معلومات کا حساب لگا سکتی ہے۔ انتہائی کمزور روشنی کا پتہ لگانے کے لیے، مختلف ممالک میں فوٹوون کا پتہ لگانے کی صلاحیت کے ساتھ بہت سے مختلف قسم کے آلات کا مطالعہ کیا گیا ہے۔ ایک ٹھوس ریاست برفانی تودہ فوٹوڈیوڈ (اے پی ڈی فوٹو ڈیٹیکٹر) ایک ایسا آلہ ہے جو روشنی کے سگنلز کا پتہ لگانے کے لیے اندرونی فوٹو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتا ہے۔ ویکیوم ڈیوائسز کے مقابلے میں، سالڈ اسٹیٹ ڈیوائسز ردعمل کی رفتار، تاریک گنتی، بجلی کی کھپت، حجم اور مقناطیسی میدان کی حساسیت وغیرہ میں واضح فوائد رکھتی ہیں۔ سائنسدانوں نے سالڈ اسٹیٹ اے پی ڈی فوٹوون گنتی امیجنگ ٹیکنالوجی کی بنیاد پر تحقیق کی ہے۔

اے پی ڈی فوٹو ڈیٹیکٹر ڈیوائسGeiger موڈ (GM) اور لکیری موڈ (LM) دو کام کرنے کے طریقوں، موجودہ APD فوٹون گنتی امیجنگ ٹیکنالوجی بنیادی طور پر Geiger موڈ APD ڈیوائس کا استعمال کرتا ہے. گیجر موڈ اے پی ڈی ڈیوائسز میں سنگل فوٹوون کی سطح پر زیادہ حساسیت اور زیادہ وقت کی درستگی حاصل کرنے کے لیے دسیوں نینو سیکنڈز کی تیز رفتار ردعمل ہوتی ہے۔ تاہم، Geiger موڈ APD میں کچھ مسائل ہیں جیسے ڈیٹیکٹر ڈیڈ ٹائم، کم پتہ لگانے کی کارکردگی، بڑا آپٹیکل کراس ورڈ اور کم مقامی ریزولوشن، اس لیے ہائی ڈیٹیکشن ریٹ اور کم جھوٹے الارم کی شرح کے درمیان تضاد کو بہتر بنانا مشکل ہے۔ قریبی شور کے بغیر ہائی گین HgCdTe APD ڈیوائسز پر مبنی فوٹوون کاؤنٹرز لکیری موڈ میں کام کرتے ہیں، کوئی ڈیڈ ٹائم اور کراس اسٹالک پابندیاں نہیں ہیں، گیجر موڈ کے ساتھ کوئی پوسٹ پلس منسلک نہیں ہے، بجھانے کے سرکٹس کی ضرورت نہیں ہے، انتہائی ہائی ڈائنامک رینج، وسیع اور ٹیون ایبل سپیکٹرل رسپانس رینج ہے، اور غلط کاؤنٹ ریٹ کے لیے انحصار کر سکتے ہیں۔ یہ انفراریڈ فوٹوون گنتی امیجنگ کا ایک نیا ایپلیکیشن فیلڈ کھولتا ہے، فوٹوون گنتی کرنے والے آلات کی ایک اہم ترقی کی سمت ہے، اور فلکیاتی مشاہدے، خالی جگہ مواصلات، فعال اور غیر فعال امیجنگ، فرینج ٹریکنگ وغیرہ میں وسیع اطلاق کے امکانات رکھتا ہے۔

HgCdTe APD آلات میں فوٹوون کی گنتی کا اصول

HgCdTe مواد پر مبنی APD فوٹو ڈیٹیکٹر آلات طول موج کی ایک وسیع رینج کا احاطہ کر سکتے ہیں، اور الیکٹرانوں اور سوراخوں کے آئنائزیشن گتانک بہت مختلف ہیں (شکل 1 (a) دیکھیں)۔ وہ 1.3 ~ 11 µm کی کٹ آف طول موج کے اندر واحد کیریئر ضرب کے طریقہ کار کی نمائش کرتے ہیں۔ تقریباً کوئی زیادہ شور نہیں ہے (Si APD ڈیوائسز کے اضافی شور عنصر FSi~2-3 اور III-V فیملی ڈیوائسز کے FIII-V~4-5 کے مقابلے میں (شکل 1 (b) دیکھیں))، تاکہ آلات کا سگنل ٹو شور کا تناسب تقریباً نفع کے اضافے کے ساتھ کم نہ ہو، جو کہ فریریڈ میں ایک مثالی ہے۔برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر.

انجیر۔ 1 (a) مرکری کیڈمیم ٹیلورائڈ مواد اور Cd کے جزو x کے اثر کے آئنائزیشن گتانک تناسب کے درمیان تعلق؛ (b) مختلف مادی نظاموں کے ساتھ APD آلات کے اضافی شور عنصر F کا موازنہ

فوٹون کاؤنٹنگ ٹیکنالوجی ایک نئی ٹیکنالوجی ہے جو کہ تھرمل شور سے آپٹیکل سگنلز کو ڈیجیٹل طور پر نکال سکتی ہے فوٹو الیکٹران کی دالوں کو حل کرکےفوٹو ڈیٹیکٹرایک فوٹون حاصل کرنے کے بعد۔ چونکہ کم روشنی کا سگنل ٹائم ڈومین میں زیادہ منتشر ہوتا ہے، اس لیے ڈیٹیکٹر کے ذریعے برقی سگنل کی پیداوار بھی قدرتی اور مجرد ہوتی ہے۔ کمزور روشنی کی اس خصوصیت کے مطابق، پلس ایمپلیفیکیشن، نبض کی تفریق اور ڈیجیٹل گنتی کی تکنیکوں کو عام طور پر انتہائی کمزور روشنی کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ جدید فوٹوون کی گنتی کی ٹیکنالوجی کے بہت سے فوائد ہیں، جیسے ہائی سگنل ٹو شور کا تناسب، اعلیٰ امتیاز، اعلی پیمائش کی درستگی، اچھا اینٹی ڈرفٹ، اچھا وقت کا استحکام، اور بعد میں تجزیہ اور پروسیسنگ کے لیے کمپیوٹر کو ڈیٹا آؤٹ پٹ کر سکتا ہے، جس کا پتہ لگانے کے دیگر طریقوں سے کوئی مثال نہیں ملتی۔ فی الحال، فوٹوون گنتی کا نظام صنعتی پیمائش اور کم روشنی کا پتہ لگانے کے میدان میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے، جیسے نان لائنر آپٹکس، مالیکیولر بائیولوجی، الٹرا ہائی ریزولوشن اسپیکٹروسکوپی، فلکیاتی فوٹوومیٹری، ماحولیاتی آلودگی کی پیمائش، وغیرہ، جو کمزور روشنی کے سگنلز کے حصول اور پتہ لگانے سے متعلق ہیں۔ مرکری کیڈمیم ٹیلورائڈ ایولانچ فوٹو ڈیٹیکٹر میں تقریباً کوئی زیادہ شور نہیں ہوتا ہے، جیسے جیسے فائدہ بڑھتا ہے، سگنل ٹو شور کا تناسب ختم نہیں ہوتا ہے، اور گیجر برفانی تودے کے آلات سے متعلق کوئی ڈیڈ ٹائم اور پلس کے بعد کی پابندی نہیں ہے، جو فوٹوون کی گنتی میں اطلاق کے لیے بہت موزوں ہے، اور مستقبل میں تصویر کی گنتی کی سمت میں ایک اہم ڈویلپمنٹ ڈیوائس ہے۔