單光子計(jì)數(shù)器——光子計(jì)數(shù)的組成與原理

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

原理：光電計(jì)數(shù)器工作時(shí)，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。自研究人員發(fā)現(xiàn)單光子源的重要性,量子信息科學(xué)領(lǐng)域中對(duì)于單光子源和單光子探測(cè)器的研究出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。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(guò)，并送入計(jì)數(shù)器。

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單光子探測(cè)儀

單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。

生物發(fā)光是一種微弱的準(zhǔn)連續(xù)光子輻射現(xiàn)象。利用單光子探測(cè)技術(shù)能對(duì)生物發(fā)光進(jìn)行有效探測(cè)，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(guò)程，還能有效的推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)于腦功能和基因工程的研究。

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超導(dǎo)單光子探測(cè)技術(shù)

單光子探測(cè)是弱光測(cè)量技術(shù)的核心,在量子信息、物理、生物、化學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域具有關(guān)鍵性的作用。傳統(tǒng)以光電倍增管或雪崩二極管為基礎(chǔ)的單光子探測(cè)器的低靈敏度和高暗計(jì)數(shù)限制了信噪比的提高,低計(jì)數(shù)率限制了測(cè)量速度和動(dòng)態(tài)范圍。以超導(dǎo)材料作為光敏感器件的單光子探測(cè)技術(shù),其量子效率、暗計(jì)數(shù)率和計(jì)數(shù)率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的單光子探測(cè)器,它們的出現(xiàn)勢(shì)必給單光子測(cè)量相關(guān)學(xué)科帶來(lái)巨大影響。結(jié)果表明:偏置電壓的大小、門脈沖寬度和周期的選擇,對(duì)提高探測(cè)器性能起著關(guān)鍵的作用。

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什么是單光子計(jì)數(shù)

光本身就是以光子的型式輸出。當(dāng)光信號(hào)很強(qiáng)的時(shí)候，無(wú)數(shù)個(gè)光子同時(shí)到達(dá)探測(cè)器，形成了電流；當(dāng)光信號(hào)很微弱時(shí)，光子就是一個(gè)個(gè)的到達(dá)探測(cè)器，在信號(hào)就會(huì)形成一個(gè)個(gè)光脈沖。如果能夠檢測(cè)光脈沖的到來(lái)，并進(jìn)行光子計(jì)數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱光信號(hào)的測(cè)量。

至于優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，顯然優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)很微弱的信號(hào)，缺點(diǎn)是啥就不知道樓主想問啥了，能測(cè)弱光，強(qiáng)光自然就不太行了，很容易飽和。

以前主要用光電倍增管做光子計(jì)數(shù)器，因?yàn)樵鲆娲蟊容^容易實(shí)現(xiàn)，但是量子效率低；用雪崩二極管量子，但是增益比較低，比較難實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可能這幾年技術(shù)進(jìn)步了，用得也多了起來(lái)。

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