في الآونة الأخيرة ، قامت جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين ، وتشانغ جون وغيرها من جامعة نانجينغ المشتركة ، ولو هاي ، وفريق تشانغ رونغ في اتجاه فرقة الأشعة فوق البنفسجية أحادية الفوتون ليدار ، من خلال التصميم والتحضير لزارة الانتعاش النشطية المتمثلة في الممارسات المارية المتمثلة في الممارسات المارية المتمثلة في الممارسات المارية المتمثلة في الممارسات المارية المتمثلة في الممارسات المارية المتمثلة في الممارسات المارية المتمثلة في الممارسات المارية المتمار. كاشف أحادي الفوتون ، باستخدام الكاشف لأول مرة لتحقيق نظام Lidar الأوزون التفاضلي أحادي الفوتون ، وإدراك مراقبة تركيز الأوزون في نطاق الارتفاع من 1 ~ 3.5km.
تلعب تقنية الكشف عن فوتون أحادية الأشعة فوق البنفسجية دورًا مهمًا في سيناريوهات التطبيق مثل المراقبة في الغلاف الجوي والكشف عن لهب الذيل والكشف عن القوس الكهربائي والتحذير من الحرائق. الأنابيب الضوئية عبارة عن أجهزة كاشف أحادية الفوتون التقليدية في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ، لكن لديها عيوب الحساسية المنخفضة ، والحياة القصيرة ، وحساسية المجال المغناطيسي ، وما إلى ذلك ، ولا يمكن أن تعمل بشكل ثابت لفترة طويلة من الوقت في البيئات القاسية (درجة الحرارة العالية ، الاهتزاز ، الإشعاع القوي). على النقيض من ذلك ، فإن مادة أشباه الموصلات ذات الموصلات 4H ذات النطاق العريض ، والتي تتميز بالتوصيل الحراري العالي ، ومقاومة الإشعاع العالية ، ومعدل انجراف تشبع الإلكترون العالي ، والأداء المستقر ، له مزايا كبيرة في أداء المواد في تطوير الكشف عن فوتون الأشعة فوق البنفسجية الجديدة. ومع ذلك ، لفترة طويلة ، يكون مؤشر أداء أجهزة الكشف عن الفوتون المفردة بناءً على هذه المادة ضعيفًا ، خاصة أن كفاءة الكشف منخفضة للغاية ومعدل العدد المظلم مرتفع للغاية ، مما يجعل هذا النوع من كاشف الفوتون الفردي ليس له قيمة عملية.
في السنوات الأخيرة ، قام فريق من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC) وجامعة نانجينغ (NU) بسلسلة من الاختراقات في الأبحاث المشتركة حول الكشف عن أشباه الموصلات فوق البنفسجية. طورت تقنية الدوائر ، ولأول مرة ، نموذجًا أوليًا للكشف عن الفوتون 4H-SIC المصغرة ذات القيمة العملية ، والذي تم استخدامه كنموذج أولي لأول مرة. نموذج كاشف أحادي الفوتون مع كفاءة الكشف بنسبة 10.3 ٪ ومعدل عدد مظلم قدره 133 كيلو بايت في نطاق 266 نانومتر [القس. SCI. الأداة. 94 ، 033101 (2023)]. منذ ذلك الحين ، استخدم فريق الأبحاث الكاشف لإظهار أول تجربة تصوير أحادية الفوتون في نطاق الأشعة فوق البنفسجية (UV) ، مما يحقق التصوير أحادي الفوتون مع دقة تصوير تبلغ 192 × 192 بكسل ومعدل إطار 4 FPS عند شدة ضوء مستلمة تبلغ حوالي 6 PW.
الشكل 1. (ب) دائرة قراءات الاسترداد النشطة النشطة
على هذا الأساس ، واصل فريق البحث العمل على مؤشر أداء كاشفات 4H-SIC أحادية الفوتون. من ناحية ، تم تحسين كفاءة الكشف عن الجهاز أحادي الفوتون عن طريق تحسين هيكل وعملية الفوود الفوتوغرافية أحادية الفوتون 4H-SIC ؛ من ناحية أخرى ، تم تطوير نوع جديد من دائرة القراءة النشط النشط لاستلام النشط لجهاز ثنائيات الفالوتينات ذات الفوتون الفردي 4H-SIC ، والذي قمع بشكل فعال احتمال النبض الخلفي للكاشف وتحسين معدل عدد التشبع بشكل كبير في نفس الوقت. بعد التوصيف ، يتمتع الكاشف الجديد بكفاءة اكتشاف 16.6 ٪ في النطاق 266nm ، ومعدل العدد المظلم قدره 138KCPs ، واحتمال ما بعد النبض بنسبة 2.7 ٪ ، ومعدل عدد التشبع من 13MCPs ، والذي يلبي بشكل أساسي متطلبات الأداء الخاصة بكاشفات الفوتون أحادية الفوتون.
استخدم فريق الأبحاث الكاشف لأول مرة في نظام LiDAR للامتصاص التفاضلي أحادي الفوتون لتنفيذ التطبيقات ذات الصلة ، وسيكون نظام LIDAR 289nm و 316nm النابض للليزر الرأسي في الغلاف الجوي في نفس الوقت ، بسبب جزيئات الأوزون من الأزواج من الأزهار التي تتجول في الغلاف الجوي من الصياغة. يمكن إجراء مقارنة بين معدل توهين إشارة الصدى بالليزر بشكل عكسي ، تركيز الأوزون في الغلاف الجوي على ارتفاعات مختلفة. من أجل مقارنة البيانات ، تم تقسيم إشارات الصدى إلى مسارين واكتشفها ومقلوبها مع أنبوب الزحف التقليدي والكاشف الفردي 4H-SIC ، على التوالي ، وأظهرت النتائج التجريبية أن توزيعات تركيز الأوزون في حدود 1 ~ 3.5km باستخدام اثنين من الكشف عن cobluction مع العروض المنفصلة. يوفر العمل أعلاه حلًا عمليًا عالي الأداء ومتسامح للغاية من الناحية البيئية لليار أحادي الفوتون في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
الشكل 2. (أ) رسم تخطيطي ؛ (ب) الملاحظة المستمرة لتركيز الأوزون
