單光子計數(shù)器——光子計數(shù)的組成與原理

組成部分：光子計數(shù)器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計數(shù)器組成。

原理：光電計數(shù)器工作時，光電倍增管的光電陰極接受光輻射的照射，在光電倍增光的負(fù)載上形成了一系列的電脈沖，把它連接到放大器上。光子型探測器光子型探測器（photondetector）利用外光電效應(yīng)或內(nèi)光電效應(yīng)制成的輻射探測器，也稱光電型探測器。這些脈沖經(jīng)放大器放大后，加在甄別器的輸入器上，甄別器濾除部分噪音脈沖，只允許那些和光輻射功率成正比的脈沖通過，并送入計數(shù)器。

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單光子探測儀的介紹

單光子探測技術(shù)，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對入射的單個光子進(jìn)行計數(shù)，以實現(xiàn)對極微弱目標(biāo)信號的探測。單光子探測器是一種超靈敏的光電轉(zhuǎn)換器件,可以檢測光的微小能量單位-即單個光子。單光子探測是一種極微弱光探測法，它所探測的光的光電流強(qiáng)度比光電檢測器本身在室溫下的熱噪聲水平(10^-14W)還要低，用通常的直流檢測方法不能把這種湮沒在噪聲中的信號提取出來。

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什么是單光子探測儀

單光子探測器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測到光的能量量子——光子。這些器件都包含一個對光子敏感的光電陰極，當(dāng)光子投射到光電陰極上時，光子可能被光電陰極中的電子吸收，獲得足夠大能量的電子能逸出光電陰極而成為自由的光電子。單光子探測器可以對單個光子進(jìn)行探測和計數(shù)，在許多可獲得的信號強(qiáng)度僅為幾個光子能量級的新興應(yīng)用中，單光子探測器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測機(jī)理，美國西北大學(xué)和伊利諾斯州大學(xué)的研究小組已經(jīng)開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強(qiáng)傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應(yīng)用。

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光電探測器的分類與應(yīng)用

光電探測器能把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。利用單光子探測技術(shù)能對生物發(fā)光進(jìn)行有效探測，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細(xì)胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于腦功能和基因工程的研究。根據(jù)器件對輻射響應(yīng)的方式不同或者說器件工作的機(jī)理不同，光電探測器可分為兩大類：一類是光子探測器；另一類是熱探測器。光電探測器件的應(yīng)用選擇，探測器結(jié)構(gòu)實際上是應(yīng)用時的一些事項或要點。在很多要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用中，可采用任何一種光電探測器件。不過在某些情況下，選用某種器件會更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時，可選用真空光電管，因其光譜響應(yīng)范圍比較寬，故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計中。當(dāng)被測輻射信號微弱、要求響應(yīng)速度較高時，采用光電倍增管，因為其放大倍數(shù)可達(dá)10^4～10^8以上，這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。

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