ভূমিকা, ফোটন গণনার ধরণরৈখিক তুষারপাত ফটোডিটেক্টর
ফোটন গণনা প্রযুক্তি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের রিডআউট শব্দ কাটিয়ে ওঠার জন্য ফোটন সংকেতকে সম্পূর্ণরূপে প্রশস্ত করতে পারে এবং দুর্বল আলো বিকিরণের অধীনে ডিটেক্টর আউটপুট বৈদ্যুতিক সংকেতের প্রাকৃতিক বিচ্ছিন্ন বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে ডিটেক্টর দ্বারা ফোটন আউটপুটের সংখ্যা রেকর্ড করতে পারে এবং ফোটন মিটারের মান অনুসারে পরিমাপ করা লক্ষ্যের তথ্য গণনা করতে পারে। অত্যন্ত দুর্বল আলো সনাক্তকরণ উপলব্ধি করার জন্য, বিভিন্ন দেশে ফোটন সনাক্তকরণ ক্ষমতা সম্পন্ন বিভিন্ন ধরণের যন্ত্র অধ্যয়ন করা হয়েছে। একটি কঠিন অবস্থা তুষারপাত ফটোডায়োড (APD ফটোডিটেক্টর) হল এমন একটি যন্ত্র যা আলোর সংকেত সনাক্ত করতে অভ্যন্তরীণ আলোক-তড়িৎ প্রভাব ব্যবহার করে। ভ্যাকুয়াম যন্ত্রের তুলনায়, সলিড-স্টেট যন্ত্রগুলির প্রতিক্রিয়া গতি, অন্ধকার গণনা, বিদ্যুৎ খরচ, আয়তন এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের সংবেদনশীলতা ইত্যাদি ক্ষেত্রে সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে। বিজ্ঞানীরা সলিড-স্টেট APD ফোটন গণনা ইমেজিং প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে গবেষণা চালিয়েছেন।
APD ফটোডিটেক্টর ডিভাইসGeiger মোড (GM) এবং লিনিয়ার মোড (LM) দুটি কার্যকরী মোড রয়েছে, বর্তমান APD ফোটন কাউন্টিং ইমেজিং প্রযুক্তি মূলত Geiger মোড APD ডিভাইস ব্যবহার করে। Geiger মোড APD ডিভাইসগুলিতে একক ফোটনের স্তরে উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং উচ্চ সময়ের নির্ভুলতা অর্জনের জন্য দশ ন্যানোসেকেন্ডের উচ্চ প্রতিক্রিয়া গতি থাকে। তবে, Geiger মোড APD-তে কিছু সমস্যা রয়েছে যেমন ডিটেক্টর ডেড টাইম, কম সনাক্তকরণ দক্ষতা, বৃহৎ অপটিক্যাল ক্রসওয়ার্ড এবং কম স্থানিক রেজোলিউশন, তাই উচ্চ সনাক্তকরণ হার এবং কম মিথ্যা অ্যালার্ম হারের মধ্যে দ্বন্দ্ব অপ্টিমাইজ করা কঠিন। কাছাকাছি-শব্দহীন উচ্চ-লাভ HgCdTe APD ডিভাইসের উপর ভিত্তি করে ফোটন কাউন্টারগুলি লিনিয়ার মোডে কাজ করে, কোনও ডেড টাইম এবং ক্রসটক সীমাবদ্ধতা নেই, Geiger মোডের সাথে কোনও পোস্ট-পালস যুক্ত নেই, কোয়েঞ্চ সার্কিটের প্রয়োজন হয় না, অতি-উচ্চ গতিশীল পরিসর, প্রশস্ত এবং টিউনযোগ্য বর্ণালী প্রতিক্রিয়া পরিসর রয়েছে এবং সনাক্তকরণ দক্ষতা এবং মিথ্যা গণনা হারের জন্য স্বাধীনভাবে অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে। এটি ইনফ্রারেড ফোটন কাউন্টিং ইমেজিংয়ের একটি নতুন অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্র উন্মুক্ত করে, ফোটন কাউন্টিং ডিভাইসের একটি গুরুত্বপূর্ণ উন্নয়ন দিক, এবং জ্যোতির্বিদ্যা পর্যবেক্ষণ, মুক্ত স্থান যোগাযোগ, সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয় ইমেজিং, ফ্রিঞ্জ ট্র্যাকিং ইত্যাদি ক্ষেত্রে এর বিস্তৃত প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে।
HgCdTe APD ডিভাইসে ফোটন গণনার নীতি
HgCdTe উপকরণের উপর ভিত্তি করে APD ফটোডিটেক্টর ডিভাইসগুলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিস্তৃত পরিসর কভার করতে পারে এবং ইলেকট্রন এবং গর্তের আয়নীকরণ সহগগুলি খুব আলাদা (চিত্র 1 (a) দেখুন)। তারা 1.3~11 µm এর কাট-অফ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে একটি একক বাহক গুণন প্রক্রিয়া প্রদর্শন করে। প্রায় কোনও অতিরিক্ত শব্দ নেই (Si APD ডিভাইসের অতিরিক্ত শব্দ ফ্যাক্টর FSi~2-3 এবং III-V পরিবারের ডিভাইসের FIII-V~4-5 এর তুলনায়) (চিত্র 1 (b) দেখুন), যাতে ডিভাইসগুলির সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত লাভ বৃদ্ধির সাথে প্রায় হ্রাস পায় না, যা একটি আদর্শ ইনফ্রারেডতুষারপাতের ফটোডিটেক্টর.
চিত্র ১ (ক) পারদ ক্যাডমিয়াম টেলুরাইড উপাদানের প্রভাব আয়নীকরণ সহগ অনুপাত এবং Cd এর উপাদান x এর মধ্যে সম্পর্ক; (খ) বিভিন্ন উপাদান সিস্টেমের সাথে APD ডিভাইসের অতিরিক্ত শব্দ ফ্যাক্টর F এর তুলনা
ফোটন গণনা প্রযুক্তি হল একটি নতুন প্রযুক্তি যা একটি দ্বারা উৎপন্ন ফটোইলেকট্রন পালস সমাধান করে তাপীয় শব্দ থেকে ডিজিটালভাবে অপটিক্যাল সংকেত বের করতে পারেফটোডিটেক্টরএকটি মাত্র ফোটন গ্রহণের পর। যেহেতু কম আলোর সংকেত সময়ের ক্ষেত্রে বেশি বিচ্ছুরিত হয়, তাই ডিটেক্টর দ্বারা বৈদ্যুতিক সংকেত আউটপুটও স্বাভাবিক এবং বিচ্ছিন্ন। দুর্বল আলোর এই বৈশিষ্ট্য অনুসারে, অত্যন্ত দুর্বল আলো সনাক্ত করতে সাধারণত পালস অ্যামপ্লিফিকেশন, পালস ডিসক্রিপশন এবং ডিজিটাল গণনা কৌশল ব্যবহার করা হয়। আধুনিক ফোটন গণনা প্রযুক্তির অনেক সুবিধা রয়েছে, যেমন উচ্চ সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত, উচ্চ বৈষম্য, উচ্চ পরিমাপ নির্ভুলতা, ভাল অ্যান্টি-ড্রিফ্ট, ভাল সময় স্থিতিশীলতা, এবং পরবর্তী বিশ্লেষণ এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য ডিজিটাল সংকেত আকারে কম্পিউটারে ডেটা আউটপুট করতে পারে, যা অন্যান্য সনাক্তকরণ পদ্ধতির সাথে অতুলনীয়। বর্তমানে, ফোটন গণনা ব্যবস্থা শিল্প পরিমাপ এবং কম আলো সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, যেমন নন-লিনিয়ার অপটিক্স, আণবিক জীববিজ্ঞান, অতি-উচ্চ রেজোলিউশন স্পেকট্রোস্কোপি, জ্যোতির্বিদ্যাগত আলোকমেট্রি, বায়ুমণ্ডলীয় দূষণ পরিমাপ ইত্যাদি, যা দুর্বল আলো সংকেত অর্জন এবং সনাক্তকরণের সাথে সম্পর্কিত। পারদ ক্যাডমিয়াম টেলুরাইড অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টরে প্রায় কোনও অতিরিক্ত শব্দ নেই, লাভ বাড়ার সাথে সাথে সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাত ক্ষয় হয় না এবং গাইগার অ্যাভাল্যাঞ্চ ডিভাইসের সাথে সম্পর্কিত কোনও ডেড টাইম এবং পোস্ট-পালস সীমাবদ্ধতা নেই, যা ফোটন গণনায় প্রয়োগের জন্য খুবই উপযুক্ত, এবং ভবিষ্যতে ফোটন গণনা ডিভাইসের একটি গুরুত্বপূর্ণ উন্নয়ন দিক।
পোস্টের সময়: জানুয়ারী-১৪-২০২৫