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。單光子探測器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測和計(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）。但單光子探測系統(tǒng)極高的探測靈敏度，即使對(duì)F－22、B－2這樣的隱身飛機(jī)，作用距離也可達(dá)到幾百到幾千公里，可在極遠(yuǎn)距離上發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)，使其“無處遁形”。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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。根據(jù)器件對(duì)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(shí)際上是應(yīng)用時(shí)的一些事項(xiàng)或要點(diǎn)。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(huì)更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時(shí)，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(jì)中。當(dāng)被測輻射信號(hào)微弱、要求響應(yīng)速度較高時(shí)，采用光電倍增管，因?yàn)槠浞糯蟊稊?shù)可達(dá)10^4～10^8以上，這樣高的增益可使其信號(hào)超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對(duì)探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計(jì)變化。當(dāng)被測輻射信號(hào)微弱、要求響應(yīng)速度較高時(shí)，采用光電倍增管，因?yàn)槠浞糯蟊稊?shù)可達(dá)10^4～10^8以上，這樣高的增益可使其信號(hào)超過輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對(duì)探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計(jì)變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計(jì)數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。

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單光子探測器工作原理是什么？

高分辨率的光譜測量：

利用單光子探測技術(shù)，可極大提高光譜測量的靈敏度和準(zhǔn)確性，靈敏度提高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測和安全檢查等系統(tǒng)達(dá)到超高靈敏度。

2生物發(fā)光：

生物發(fā)光是一種微弱的準(zhǔn)連續(xù)光子輻射現(xiàn)象。利用單光子探測技術(shù)能對(duì)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(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)于腦功能和基因工程的研究。

3光纖傳感：

光纖傳感工作頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術(shù)可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長度，對(duì)輸油管道和海底光纜的安全監(jiān)控、大型建筑的火災(zāi)報(bào)警、海岸線或邊境安全等領(lǐng)域具有重大意義。