ପରିଚୟ, ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ପ୍ରକାରରେଖୀୟ ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର
ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପକରଣର ପଠନ ଶବ୍ଦକୁ ଦୂର କରିବା ପାଇଁ ଫୋଟନ୍ ସିଗନାଲକୁ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି କରିପାରିବ, ଏବଂ ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ବିକିରଣ ଅଧୀନରେ ଡିଟେକ୍ଟର ଆଉଟପୁଟ୍ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସିଗନାଲର ପ୍ରାକୃତିକ ବିଚ୍ଛିନ୍ନ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ବ୍ୟବହାର କରି ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସମୟ ମଧ୍ୟରେ ଡିଟେକ୍ଟର ଦ୍ୱାରା ଫୋଟନ୍ ଆଉଟପୁଟ୍ ସଂଖ୍ୟା ରେକର୍ଡ କରିପାରିବ, ଏବଂ ଫୋଟନ୍ ମିଟରର ମୂଲ୍ୟ ଅନୁସାରେ ମାପ କରାଯାଇଥିବା ଲକ୍ଷ୍ୟର ସୂଚନା ଗଣନା କରିପାରିବ। ଅତ୍ୟନ୍ତ ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ଚିହ୍ନଟକୁ ଅନୁଭବ କରିବା ପାଇଁ, ବିଭିନ୍ନ ଦେଶରେ ଫୋଟନ୍ ଚିହ୍ନଟ କ୍ଷମତା ସହିତ ଅନେକ ପ୍ରକାରର ଉପକରଣ ଅଧ୍ୟୟନ କରାଯାଇଛି। ଏକ କଠିନ ଅବସ୍ଥା ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡାୟୋଡ୍ (APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ହେଉଛି ଏକ ଉପକରଣ ଯାହା ଆଲୋକ ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକୁ ଚିହ୍ନଟ କରିବା ପାଇଁ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରଭାବ ବ୍ୟବହାର କରେ। ଭାକ୍ୟୁମ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ତୁଳନାରେ, କଠିନ-ଅବସ୍ଥା ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଗତି, ଅନ୍ଧକାର ଗଣନା, ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର, ଆୟତନ ଏବଂ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଇତ୍ୟାଦିରେ ସ୍ପଷ୍ଟ ସୁବିଧା ଅଛି। ବୈଜ୍ଞାନିକମାନେ କଠିନ-ଅବସ୍ଥା APD ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ଇମେଜିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଉପରେ ଆଧାରିତ ଗବେଷଣା କରିଛନ୍ତି।
APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଡିଭାଇସ୍ଗାଇଗର ମୋଡ୍ (GM) ଏବଂ ଲିନିଅର୍ ମୋଡ୍ (LM) ଦୁଇଟି କାର୍ଯ୍ୟ ମୋଡ୍ ଅଛି, ବର୍ତ୍ତମାନର APD ଫୋଟନ୍ କାଉଣ୍ଟିଂ ଇମେଜିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ମୁଖ୍ୟତଃ ଗାଇଗର ମୋଡ୍ APD ଡିଭାଇସ୍ ବ୍ୟବହାର କରେ। ଗାଇଗର ମୋଡ୍ APD ଡିଭାଇସ୍ଗୁଡ଼ିକରେ ସିଙ୍ଗଲ୍ ଫୋଟନ୍ ସ୍ତରରେ ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ସମୟ ସଠିକତା ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଦଶ ନାନୋସେକେଣ୍ଡର ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଗତି ଥାଏ। ତଥାପି, ଗାଇଗର ମୋଡ୍ APD ରେ କିଛି ସମସ୍ୟା ଅଛି ଯେପରିକି ଡିଟେକ୍ଟର୍ ଡେଡ୍ ଟାଇମ୍, କମ୍ ଡିଟେକ୍ସନ୍ ଦକ୍ଷତା, ବଡ଼ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ କ୍ରସ୍ୱାର୍ଡ ଏବଂ କମ୍ ସ୍ଥାନିକ ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍, ତେଣୁ ଉଚ୍ଚ ଡିଟେକ୍ସନ୍ ହାର ଏବଂ କମ୍ ମିଥ୍ୟା ଆଲାର୍ମ ହାର ମଧ୍ୟରେ ବିରୋଧାଭାସକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା କଷ୍ଟକର। ନିକଟ-ଶବ୍ଦହୀନ ଉଚ୍ଚ-ଲାଭ HgCdTe APD ଡିଭାଇସ୍ଗୁଡ଼ିକ ଉପରେ ଆଧାରିତ ଫୋଟନ୍ କାଉଣ୍ଟର୍ ରେନିଅର୍ ମୋଡ୍ରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ, କୌଣସି ମୃତ ସମୟ ଏବଂ କ୍ରସ୍ଟକ୍ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ନାହିଁ, ଗାଇଗର ମୋଡ୍ ସହିତ ଜଡିତ କୌଣସି ପୋଷ୍ଟ-ପଲ୍ସ ନାହିଁ, କ୍ୱେନଚ୍ ସର୍କିଟ୍ ଆବଶ୍ୟକ କରେ ନାହିଁ, ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ଡାଇନାମିକ୍ ରେଞ୍ଜ, ପ୍ରଶସ୍ତ ଏବଂ ଟ୍ୟୁନେବଲ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରଲ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପରିସର ଅଛି, ଏବଂ ଚିହ୍ନଟ ଦକ୍ଷତା ଏବଂ ମିଥ୍ୟା ଗଣନା ହାର ପାଇଁ ସ୍ୱାଧୀନ ଭାବରେ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରାଯାଇପାରିବ। ଏହା ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଫୋଟନ୍ କାଉଣ୍ଟିଂ ଇମେଜିଂର ଏକ ନୂତନ ପ୍ରୟୋଗ କ୍ଷେତ୍ର ଖୋଲିଥାଏ, ଏହା ଫୋଟନ୍ କାଉଣ୍ଟିଂ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ବିକାଶ ଦିଗ, ଏବଂ ଏହାର ଜ୍ୟୋତିର୍ବିଜ୍ଞାନ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ, ମୁକ୍ତ ସ୍ଥାନ ଯୋଗାଯୋଗ, ସକ୍ରିୟ ଏବଂ ନିଷ୍କ୍ରିୟ ଇମେଜିଂ, ଫ୍ରିଞ୍ଜ ଟ୍ରାକିଂ ଇତ୍ୟାଦିରେ ବ୍ୟାପକ ପ୍ରୟୋଗ ସମ୍ଭାବନା ଅଛି।
HgCdTe APD ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ ଫୋଟନ୍ ଗଣନାର ନୀତି
HgCdTe ସାମଗ୍ରୀ ଉପରେ ଆଧାରିତ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ବିଭିନ୍ନ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟକୁ କଭର କରିପାରିବ, ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଏବଂ ଗାତର ଆୟନାଇଜେସନ ଗୁଣାଙ୍କ ବହୁତ ଭିନ୍ନ (ଚିତ୍ର 1 (a) ଦେଖନ୍ତୁ)। ସେମାନେ 1.3~11 µm ର କଟ୍-ଅଫ୍ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ମଧ୍ୟରେ ଏକକ ବାହକ ଗୁଣନ ଯନ୍ତ୍ର ପ୍ରଦର୍ଶିତ କରନ୍ତି। ପ୍ରାୟ କୌଣସି ଅତିରିକ୍ତ ଶବ୍ଦ ନାହିଁ (Si APD ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଅତିରିକ୍ତ ଶବ୍ଦ କାରକ FSi~2-3 ଏବଂ III-V ପରିବାର ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର FIII-V~4-5 ସହିତ ତୁଳନା କରାଯାଏ (ଚିତ୍ର 1 (b) ଦେଖନ୍ତୁ), ଯାହା ଫଳରେ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ସିଗନାଲ-ଟୁ-ଶବ୍ଦ ଅନୁପାତ ପ୍ରାୟ ଲାଭ ବୃଦ୍ଧି ସହିତ ହ୍ରାସ ପାଏ ନାହିଁ, ଯାହା ଏକ ଆଦର୍ଶ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍।ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର.
ଚିତ୍ର ୧ (କ) ପାରଦ କ୍ୟାଡମିୟମ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ସାମଗ୍ରୀର ପ୍ରଭାବ ଆୟନାଇଜେସନ୍ ଗୁଣାଙ୍କ ଅନୁପାତ ଏବଂ Cd ର ଉପାଦାନ x ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ; (ଖ) ବିଭିନ୍ନ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରଣାଳୀ ସହିତ APD ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଅତିରିକ୍ତ ଶବ୍ଦ କାରକ F ର ତୁଳନା।
ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏକ ନୂତନ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଯାହା ଏକ ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ପଲ୍ସକୁ ସମାଧାନ କରି ଥର୍ମାଲ୍ ଶବ୍ଦରୁ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ଡିଜିଟାଲ୍ ଭାବରେ ବାହାର କରିପାରିବ।ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରଗୋଟିଏ ଫୋଟନ୍ ଗ୍ରହଣ କରିବା ପରେ। ଯେହେତୁ କମ୍ ଆଲୋକ ସଙ୍କେତ ସମୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଅଧିକ ବିସ୍ତାରିତ ହୋଇଥାଏ, ଡିଟେକ୍ଟର ଦ୍ୱାରା ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସଙ୍କେତ ଆଉଟପୁଟ୍ ମଧ୍ୟ ପ୍ରାକୃତିକ ଏବଂ ବିଚ୍ଛିନ୍ନ। ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକର ଏହି ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଅନୁସାରେ, ସାଧାରଣତଃ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ଚିହ୍ନଟ କରିବା ପାଇଁ ପଲ୍ସ ପ୍ରଶସ୍ତିକରଣ, ପଲ୍ସ ବିଭେଦ ଏବଂ ଡିଜିଟାଲ୍ ଗଣନା କୌଶଳ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ। ଆଧୁନିକ ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ଅନେକ ସୁବିଧା ଅଛି, ଯେପରିକି ଉଚ୍ଚ ସିଗନାଲ-ଟୁ-ନୋଇଜ୍ ଅନୁପାତ, ଉଚ୍ଚ ଭେଦ, ଉଚ୍ଚ ମାପ ସଠିକତା, ଭଲ ଡ୍ରିଫ୍ଟ-ପ୍ରତିରୋଧ, ଭଲ ସମୟ ସ୍ଥିରତା, ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ପାଇଁ ଡିଜିଟାଲ୍ ସିଗନାଲ ଭାବରେ କମ୍ପ୍ୟୁଟରକୁ ତଥ୍ୟ ଆଉଟପୁଟ୍ କରିପାରିବ, ଯାହା ଅନ୍ୟ ଚିହ୍ନଟ ପଦ୍ଧତି ଦ୍ୱାରା ଅତୁଳନୀୟ। ବର୍ତ୍ତମାନ, ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ପ୍ରଣାଳୀ ଶିଳ୍ପ ମାପ ଏବଂ କମ୍ ଆଲୋକ ଚିହ୍ନଟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟାପକ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଛି, ଯେପରିକି ନନରେଖୀୟ ଅପ୍ଟିକ୍ସ, ଆଣବିକ ଜୀବବିଜ୍ଞାନ, ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି, ଆଷ୍ଟ୍ରୋନୋମିକାଲ ଫଟୋମେଟ୍ରି, ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ ପ୍ରଦୂଷଣ ମାପ, ଇତ୍ୟାଦି, ଯାହା ଦୁର୍ବଳ ଆଲୋକ ସଙ୍କେତର ଅଧିଗ୍ରହଣ ଏବଂ ଚିହ୍ନଟ ସହିତ ଜଡିତ। ପାରଦ କ୍ୟାଡମିୟମ୍ ଟେଲୁରାଇଡ୍ ଆଭଲାଞ୍ଚନ୍ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରରେ ପ୍ରାୟ କୌଣସି ଅତିରିକ୍ତ ଶବ୍ଦ ନାହିଁ, ଲାଭ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ, ସିଗନାଲ-ଟୁ-ଆୱାଜ୍ ଅନୁପାତ କ୍ଷୟ ହୁଏ ନାହିଁ, ଏବଂ ଗିଗର ଆଭଲାଞ୍ଚନ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ଜଡିତ କୌଣସି ମୃତ ସମୟ ଏବଂ ପୋଷ୍ଟ-ପଲ୍ସ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ନାହିଁ, ଯାହା ଫୋଟନ୍ ଗଣନାରେ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ବହୁତ ଉପଯୁକ୍ତ, ଏବଂ ଭବିଷ୍ୟତରେ ଫୋଟନ୍ ଗଣନା ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ବିକାଶ ଦିଗ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜାନୁଆରୀ-୧୪-୨୦୨୫