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硅光子计数探测器推动新一代成像技术

 BBSBIAN 2014-09-08

以前,光子计数器建立在三种不同技术平台上。其中之一是以真空管为基础的光电倍增管(PMT)。这些探测器具有光探测面积大的优点,可用于各种器件。此外,庞大的市场使得PMT探测器的成本降到了合理水平。但PMT探测器要求工作电压超过1000V,时间精度也很差(约为500ps),量子效率由于受到光电阴极限制而约为20%,更重要的是它们与高密度阵列技术不兼容,也无法实现微型化。微通道板(MCP)是一种改进的PMT,它显著提高了时间精度(少于100ps),但动态范围受限(100kHz/s)。此外,MCP探测器非常昂贵且容易毁坏。

第二种光子计数平台以第一代“透过式”硅探测器结构为基础。该平台需要高电压(超过100伏),依赖厚的耗尽层。尽管厚耗尽层在较长的波长(约1000nm)处具有高响应度,但是时间精度却降低了。而且,透过式结构也不与标准硅工艺技术兼容,在阵列中无法使用,因此完全不能用于成像。
第三种光子计数传感器技术平台是电子倍增电荷耦合器件(EMCCD),它是在标准CCD相机的基础上,将增益寄存器集成到输出电路中。这是一种多像素成像器件(可达1000?000),但是因为其特殊的数据读取装置,会丢失全部时间分辨率信息。EMCCD也需要强力冷却(温度要降到-100℃),这使得器件复杂而昂贵。

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