Kızılötesi Dizi Dedektörleri
Kızılötesi dizi dedektörleri, ısı radyasyonunu görüntüleyen ve elektronik algılamayı silikon kesim noktasının ötesine, yakın ve orta kızılötesi bölgelere genişleten, kriyojenik olarak soğutulmuş yarı iletken dizilerdir.
Tanım
Kızılötesi dizi dedektörü, kızılötesine duyarlı fotodiyotlar veya fotokondüktörlerden oluşan, bir silikon okuma devresine hibritlenmiş ve kriyojenik sıcaklıklara soğutulmuş, silikon CCD'lerin yaklaşık bir mikronluk sınırının ötesindeki dalga boylarını görüntülemek için kullanılan iki boyutlu bir dizidir.
Kapsam
Bu konu, cıva kadmiyum tellür ve indiyum antimonid gibi dedektör malzemelerini ve daha uzun dalga boyları için katkılı silikonu, silikon okuma çoklayıcılarına bağlı hibrit mimarileri, tahrip edici olmayan ve rampa boyunca örneklemeyi, karanlık akımı ve derin soğutma ihtiyacını, ayrıca kızılötesi dizilere özgü kötü piksel ve kalıcılık davranışını kapsamaktadır.
Temel sorular
- Silikon CCD'ler neden kızılötesi ışığın çoğunu algılayamaz?
- Kızılötesi diziler için hangi malzemeler ve mimariler kullanılmaktadır?
- Kızılötesi diziler neden bu kadar derinlemesine soğutulmalıdır?
- Okuma şemaları kızılötesi dedektörlerde gürültüyü nasıl azaltır?
Temel kuramlar
- Bant Aralığı ve Malzeme Seçimi
- Bir dedektör, bant aralığını aşmaya yetecek enerjiye sahip fotonlara tepki verir, bu nedenle daha uzun kızılötesi dalga boyları, cıva kadmiyum tellür veya katkılı silikon gibi dar bant aralıklı malzemeler gerektirmektedir.
- Hibrit Dedektör Mimarisi
- Kızılötesine duyarlı katman, ayrı bir silikon çoklayıcıya piksel piksel bağlanmaktadır; bu da fotodedektör malzemesinin ve okuma elektroniğinin bağımsız olarak optimize edilmesine olanak tanımaktadır.
- Tahrip Edici Olmayan Okuma ve Rampa Boyunca Örnekleme
- Kızılötesi piksellerin yükleri silinmeden okunabilmesi nedeniyle, bir pozlama sırasında tekrarlanan örnekleme, gürültünün azaltılmasına ve kozmik ışın çarpmalarının tespit edilmesine olanak sağlamaktadır.
Klinik önem
Kızılötesi diziler, tozla örtülü yıldız oluşumu, soğuk yıldızlar ve kahverengi cüceler, ötegezegenler ve yüksek kırmızıya kaymalı galaksilerin görüntülenmesini ve spektroskopisini sağlamaktadır; bu diziler, James Webb Uzay Teleskobu gibi tesislerdeki enstrümanların kalbini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Hibrit teknolojinin olgunlaşmasıyla birlikte tek kızılötesi dedektörler, 1980'lerde yerini küçük dizilere bırakmış ve formatlar 1990'lar ve 2000'ler boyunca hızla büyümüştür. Cıva kadmiyum tellür ve indiyum antimonid dizileri günümüzde milyonlarca piksele ulaşmakta ve yer tabanlı ve uzay kızılötesi enstrümantasyonuna hakim olmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Frank Low
- Craig McCreight
İlgili konular
Temel eserler
- rieke2003
- mclean2008
Sıkça sorulan sorular
- Normal bir CCD neden kızılötesi astronomi için kullanılamaz?
- Bir silikon CCD, yalnızca silikonun bant aralığını aşmaya yetecek enerjiye sahip fotonları algılar; bu da yaklaşık 1.1 mikrondan daha kısa dalga boylarına karşılık gelmektedir. Daha uzun kızılötesi fotonlar emilmeden geçer, bu nedenle kızılötesi çalışmalar, daha dar bant aralıklı malzemelerden yapılmış dedektörler gerektirmektedir.
- Kızılötesi diziler neden optik CCD'lerden çok daha fazla soğutulur?
- Dar bant aralıklı kızılötesi malzemeler, küçük bir termal enerji bile yük taşıyıcılarını serbest bırakabildiği için mütevazı sıcaklıklarda büyük karanlık akımlar üretir. Onlarca kelvin veya daha düşük sıcaklıklara soğutma, bu karanlık akımı bastırarak dizinin zayıf astronomik kızılötesi sinyalleri algılamasına olanak tanır.