इन्फ्रारेड ऐरे डिटेक्टर

इन्फ्रारेड ऐरे डिटेक्टर क्रायोजेनिक रूप से ठंडे किए गए अर्धचालक ऐरे होते हैं जो ऊष्मा विकिरण को चित्रित करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनिक संसूचन सिलिकॉन कटऑफ से आगे निकट और मध्य इन्फ्रारेड तक विस्तारित होता है।

Definition

एक इन्फ्रारेड ऐरे डिटेक्टर इन्फ्रारेड-संवेदनशील फोटोडायोड या फोटोकंडक्टर का एक द्वि-आयामी ऐरे होता है जिसे सिलिकॉन रीडआउट सर्किट से हाइब्रिडाइज्ड किया जाता है और क्रायोजेनिक तापमान पर ठंडा किया जाता है, जिसका उपयोग सिलिकॉन सीसीडी की लगभग एक-माइक्रोन सीमा से परे तरंग दैर्ध्य को चित्रित करने के लिए किया जाता है।

Scope

इस विषय में डिटेक्टर सामग्री जैसे मर्करी कैडमियम टेलुराइड और इंडियम एंटीमोनाइड तथा लंबी तरंग दैर्ध्य के लिए डोप्ड सिलिकॉन, सिलिकॉन रीडआउट मल्टीप्लेक्सर से बंधे हाइब्रिड आर्किटेक्चर, गैर-विनाशकारी और अप-द-रैंप सैंपलिंग, डार्क करंट और गहरी शीतलन की आवश्यकता, और इन्फ्रारेड ऐरे की विशेषता वाले खराब-पिक्सेल और परसिस्टेंस व्यवहार शामिल हैं।

Core questions

• सिलिकॉन सीसीडी अधिकांश इन्फ्रारेड प्रकाश का पता क्यों नहीं लगा सकते?
• इन्फ्रारेड ऐरे के लिए किन सामग्रियों और आर्किटेक्चर का उपयोग किया जाता है?
• इन्फ्रारेड ऐरे को इतनी गहराई से ठंडा क्यों किया जाना चाहिए?
• रीडआउट योजनाएं इन्फ्रारेड डिटेक्टरों में शोर को कैसे कम करती हैं?

Key theories

बैंडगैप और सामग्री चयन

एक डिटेक्टर उन फोटॉनों पर प्रतिक्रिया करता है जो अपने बैंडगैप को पाटने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान होते हैं, इसलिए लंबी इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य के लिए मर्करी कैडमियम टेलुराइड या डोप्ड सिलिकॉन जैसी संकीर्ण-गैप सामग्री की आवश्यकता होती है।

हाइब्रिड डिटेक्टर आर्किटेक्चर

इन्फ्रारेड-संवेदनशील परत को पिक्सेल दर पिक्सेल एक अलग सिलिकॉन मल्टीप्लेक्सर से जोड़ा जाता है, जिससे फोटोडिटेक्टर सामग्री और रीडआउट इलेक्ट्रॉनिक्स को स्वतंत्र रूप से अनुकूलित किया जा सकता है।

गैर-विनाशकारी रीडआउट और रैंप पर सैंपलिंग

क्योंकि इन्फ्रारेड पिक्सेल को उनके चार्ज को मिटाए बिना पढ़ा जा सकता है, एक्सपोजर के दौरान बार-बार सैंपलिंग शोर को कम करने और कॉस्मिक-रे हिट्स की पहचान करने की अनुमति देती है।

Clinical relevance

इन्फ्रारेड ऐरे धूल-छिपी हुई तारा निर्माण, ठंडे तारे और भूरे बौने, एक्सोप्लैनेट और उच्च-रेडशिफ्ट आकाशगंगाओं की इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी को सक्षम करते हैं; वे जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसी सुविधाओं पर उपकरणों का हृदय हैं।

History

एकल इन्फ्रारेड डिटेक्टरों ने 1980 के दशक में हाइब्रिड तकनीक के परिपक्व होने के साथ छोटे ऐरे को रास्ता दिया, और 1990 और 2000 के दशक के दौरान प्रारूप तेजी से बढ़े। मर्करी कैडमियम टेलुराइड और इंडियम एंटीमोनाइड ऐरे अब लाखों पिक्सेल तक पहुँचते हैं और जमीनी-आधारित और अंतरिक्ष इन्फ्रारेड इंस्ट्रूमेंटेशन पर हावी हैं।

Key figures

• Frank Low
• Craig McCreight

Seminal works

• rieke2003
• mclean2008

Frequently asked questions

इन्फ्रारेड खगोल विज्ञान के लिए सामान्य सीसीडी का उपयोग क्यों नहीं किया जा सकता है?

एक सिलिकॉन सीसीडी केवल उन फोटॉनों का पता लगाता है जो सिलिकॉन के बैंडगैप को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान होते हैं, जो लगभग 1.1 माइक्रोन से कम तरंग दैर्ध्य के अनुरूप होता है। लंबी इन्फ्रारेड फोटॉन अवशोषित हुए बिना गुजर जाते हैं, इसलिए इन्फ्रारेड कार्य के लिए संकीर्ण-बैंडगैप सामग्री से बने डिटेक्टरों की आवश्यकता होती है।

इन्फ्रारेड ऐरे को ऑप्टिकल सीसीडी की तुलना में बहुत अधिक ठंडा क्यों किया जाता है?

संकीर्ण-बैंडगैप इन्फ्रारेड सामग्री मामूली तापमान पर बड़े डार्क करंट उत्पन्न करती है क्योंकि थोड़ी सी भी तापीय ऊर्जा चार्ज वाहकों को मुक्त कर सकती है। दसियों केल्विन या उससे कम तक ठंडा करने से इस डार्क करंट को दबा दिया जाता है ताकि ऐरे मंद खगोलीय इन्फ्रारेड संकेतों का पता लगा सके।