Счетчик фотонов видимого света
Счетчик фотонов в видимом свете ( VLPC ) представляет собой для счета фотонов фотодетектор , основанный на примесной проводимости в кремнии , легированном мышьяком . Они обладают высокой квантовой эффективностью и способны обнаруживать одиночные фотоны в видимом диапазоне электромагнитного спектра . Возможность подсчитывать точное количество обнаруженных фотонов чрезвычайно важна для распределения квантовых ключей .
Научный центр Rockwell International ранее анонсировал «Твердотельный фотоумножитель» (SSPM), широкополосный (0,4–28 мкм) детектор. [ 1 ] В конце 1980-х годов сотрудничество, первоначально состоявшее из Роквелла и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе , начало разработку трекеров частиц на основе сцинтилляционных волокон для использования в сверхпроводящем суперколлайдере . [ 2 ] [ 3 ] основан на специальном варианте SSPM, который стал известен как счетчик фотонов видимого света. [ 4 ]
Принципы работы аналогичны ЛФД , но основаны на проводимости по примесной зоне. [ 5 ] Устройства изготовлены из кремния , легированного мышьяком , и имеют примесную зону на 50 мэВ ниже зоны проводимости . [ 6 ] в результате выигрыш от 40 000 до 80 000 [ 5 ] [ 7 ] при обратном смещении всего несколько вольт (например, 7 В). [ 5 ] [ примечание 1 ] Узкая запрещенная зона уменьшает дисперсию усиления, что приводит к равномерному отклику на каждый фотон, и, следовательно, высота выходного импульса пропорциональна количеству падающих фотонов. ВЛПК должны работать при криогенных температурах (6–10 К). [ 5 ] Они имеют квантовую эффективность 85% при длине волны 565 нм. [ 4 ] и временное разрешение в несколько наносекунд . [ 5 ]
VLPC широко использовались в центральном трекинговом детекторе эксперимента D0 . [ 8 ] [ 9 ] и для исследований по охлаждению мюонного пучка на мюонном коллайдере ( MICE ). [ 7 ] Они также прошли оценку по квантовой информатике . [ 6 ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Напротив, SPAD требуют высокого напряжения обратного смещения и последующего гашения выходного тока.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ М. Д. Петрофф, М. Г. Стапельбрук и В. А. Кляйнханс: «Обнаружение отдельных фотонов с длиной волны 0,4–28 мкм посредством ионизации ударом примеси в твердотельном фотоумножителе» Applied Physics Letters 51 (6), стр. 406-408 дои : 10.1063/1.98404 (1987)
- ^ М. Д. Петрофф и М. Атак: «Отслеживание частиц высокой энергии с использованием сцинтилляционных волокон и твердотельных фотоумножителей» IEEE Transactions on Nuclear Science 36 (1), стр. 163-164. ISSN 0018-9499 дои : 10.1109/23.34425 (1989)
- ^ М. Атак: «Отслеживание мерцающего волокна при высокой яркости с использованием показаний счетчика фотонов в видимом свете», стр. 149-160 в « Детекторах визуализации в области высоких энергий, астрочастиц и медицинской физики - материалы Международной конференции Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе » , Дж. Парк ( ред. ) , Мировое научное издательство ISBN 978-981-4530-41-5 дои : 10.1142/3313 (1996)
- ^ Jump up to: а б Б. Эббот и др. : Отчет конференции «Исследование счетчиков фотонов видимого света с быстрыми предусилителями» Симпозиума IEEE по ядерным наукам и конференции по медицинской визуализации 1991 года , Санта-Фе, Нью-Мексико, США, стр. 369-373. ISSN 1082-3654 дои : 10.1109/NSSMIC.1991.258956 (1991)
- ^ Jump up to: а б с д и М.Д. Петрофф и М.Г. Стапельбрук: «Твердотельный фотоумножитель, считающий фотоны», IEEE Transactions on Nuclear Science 36 (1), стр. 158-162. ISSN 0018-9499 . дои : 10.1109/23.34424 (1989)
- ^ Jump up to: а б К. Маккей, « Разработка счетчика фотонов видимого света для приложений в квантовой информатике », Диссертация, Университет Дьюка, http://hdl.handle.net/10161/4990 (2011).
- ^ Jump up to: а б М. Эллис и др. , «Проектирование, конструкция и характеристики сцинтилляционных волоконных трекеров MICE», Nuclear Instruments and Methods A659, стр. 136–153. дои : 10.1016/j.nima.2011.04.041 (2011)
- ^ Д. Адамс и др. : «Производительность крупномасштабного устройства отслеживания сцинтилляционного волокна с использованием считывания данных VLPC» IEEE Transactions on Nuclear Science 42 (4), стр. 401-406 ISSN 0018-9499 дои : 10.1109/23.467812 (1995)
- ^ Сотрудничество D0: «Модернизированный детектор D0» Ядерные инструменты и методы A565, стр. 463–537 два : 10.1016/j.nima.2006.05.248 (2006)