Laser Components vertailee yksifotoni-ilmaisinteknologioita

Laser Components Germany GmbH on julkaissut vertailun kahdesta keskeisestä yksifotonien havaitsemiseen käytetystä teknologiasta: fotomultipleksiputkista (PMT) ja yksifotonitason luminoivadiodeista (SPAD).

Yksifotonilaskentaa tarvitaan useilla tieteen ja teknologian aloilla, kuten tähtitieteessä, hiukkaskokojen määrityksessä, sairauksien diagnostiikassa, lääketieteellisessä analyysissä, kuvantamismenetelmissä ja kvanttisalauksessa. Erityisesti biolääketieteellisessä tutkimuksessa, kuten konfokaali- ja STED-mikroskopiassa, yksifotonilaskenta on edistänyt fluoresenssianalyysiä biologisista molekyyleistä.

Fotomultipleksiputket (PMT) koostuvat valokadodista ja elektronikerroksesta tyhjiöputkessa. Kun fotoni osuu valokadodiin, se emittoi elektronin. Kiihdytettyään sähkökentässä elektronit törmäävät dyyneihin, joista kukin vapauttaa useita uusia elektroneja, luoden ketjureaktion. Syntyvä suuri elektronivirta havaitaan anodilla sähköisenä pulssina, jonka laskuri rekisteröi.

Yksifotonitason luminoivadiodien (SPAD) toimintaperiaate perustuu puolijohdediodiin, joka toimii "Geiger-tilassa" rikkoutumisjännitteen yläpuolella. Yksittäinen irtoava elektroni käynnistää suuren varauksenkuljettajien luminoivan ilmiön. Erityisillä piireillä varmistetaan, että diodi palautuu valmiustilaan nopeasti havaitsemisen jälkeen, jolloin yksittäisiä pulsseja voidaan laskea.

Laser Components toteaa, että SPAD-teknologia tarjoaa korkeamman kvanttihyötysuhteen (QE) ja toimii laajemmalla aallonpituusalueella (300 nm–NIR) verrattuna perinteisiin PMT-putkiin lyhyemmillä aallonpituuksilla. Yrityksen "VLoK APD" -tuote saavuttaa alle 10 c/s pimeälaskentanopeuden ja yli 80 % kvanttihyötysuhteen punaisella alueella. Lyhyemmille aallonpituuksille, erityisesti UV-alueelle, yritys tarjoaa "COUNTblue"-moduulia, joka saavuttaa yli 50 % hyötysuhteen 405 nm aallonpituudella.