با استفاده از قابلیتهای تشخیص فوتون، دستگاهها میتوانند چیزهایی را که معمولاً نامرئی هستند درک کنند و به کاربردهای مهمی در ایمنی خودرو، تصویربرداری پزشکی، روباتیک و اتوماسیون صنعتی دست یابند. با شناسایی فوتونهای منفرد، سیگنالهای کوچک را میتوان در زمان واقعی شناسایی کرد، که امکان اندازهگیری دقیق فاصله و تشخیص زودهنگام بیماری را فراهم میکند.
لوله فتومولتیپلایر (PMT) در دهه 1930 اختراع شد و استاندارد طلایی برای تشخیص فوتون است. با این حال، لوله خلاء شیشهای آن شکننده است و آنقدر بزرگ است که نمیتواند در برنامههای کاربردی کلیدی مانند خودروها، هواپیماهای بدون سرنشین، دستگاههای دستی یا دستگاههای مصرفکننده ادغام شود. در مقابل، فتودیودهای بهمنی حالت جامد (APD) عملیتر هستند اما حساسیت کمتری نسبت به PMT دارند.
هنگامی که طراحان محصول به جایگزینی در سطح تراشه نیاز دارند که حساسیت PMT و کاربردی بودن APD را ترکیب کند، میتوانند نسل جدیدی از فناوری تشخیص فوتون - لولههای سیلیکونی photomultiplier (SiPM) را امتحان کنند. سری AFBR-S4 SiPM Broadcom به پیشرفته ترین قابلیت های تشخیص فوتون دست یافته است و طراحان می توانند به راحتی آن را در LiDAR، اسکنرهای پزشکی، سنسورهای صنعتی یا سایر برنامه های کاربردی با تقاضای بالا ادغام کنند.
نور نوآوری را روشن کنید
نور می تواند اطلاعات مهمی مانند فاصله، حرکت، شیمی و تابش را از طریق هر فوتون منتقل کند. تشخیص این فوتونها، بهویژه زمانی که نادر هستند یا فوراً وارد میشوند، مبنایی برای تحقق فناوریهایی مانند LiDAR، اسکنرهای پزشکی پیشرفته و سنسورهای صنعتی فوقالعاده دقیق در خودروهای خودران است.
چالش این است که فوتون ها بسیار کوچک و زودگذر هستند و به آشکارسازهای تخصصی نیاز دارند تا آنها را گرفته و آنها را در سیگنال های قابل استفاده تقویت کنند. PMT فوتونهای منفرد را به الکترون تبدیل میکند، که سپس توسط الکترودها در یک لوله خلاء برای تولید پالسهای الکتریکی قابل اندازهگیری تقویت میشوند. اگرچه حساسیت بالایی دارند و نویز کمی دارند، اما نصب آنها در سیستم های فشرده مدرن آسان نیست.
APD یک جایگزین عملی تر حالت جامد است که فوتون ها را از طریق فرآیند بهمن داخلی در دیودهای سیلیکونی تقویت می کند و به راه حل کوچکتر و سریع تری تبدیل می شود. با این حال، در شرایط نور کم، تشخیص مطمئن فوتونها برای این دستگاهها مشکل است و در نتیجه سیگنالهای ضعیفتری تولید میشوند که توسط نور کم تولید میشوند.
SiPM فوتون های منفرد مانند PMT را تشخیص می دهد، اما ساختار تراشه آن فشرده، ولتاژ پایین و بادوام است و اجازه می دهد حتی ضعیف ترین نور را فورا اندازه گیری کنید. این دستگاه از آرایه های میکرو باتری کوچکی تشکیل شده است که هر کدام در حالت گایگر کار می کنند، بنابراین یک فوتون می تواند یک پالس الکتریکی کامل و یکنواخت ایجاد کند.
عملکرد هر میکرو باتری اساساً مانند یک سوئیچ دیجیتال است که در لحظه ای که فوتون را جذب می کند باز می شود. پس از شروع، باتری تنظیم مجدد می شود و آماده دریافت فوتون بعدی است، به طوری که حسگرهایی که با هزاران باتری کار می کنند می توانند فوتون های جداگانه را بشمارند و سیگنال های نوری قوی تری را پردازش کنند.
آشکارساز فوتون فشرده با کارایی بالا
سری AFBR-S4 SiPM Broadcom حساسیت تک فوتونی، زمانبندی سریع و عملکرد قدرتمند را در یک بسته جمعوجور و کاربردی ادغام میکند، پیچیدگی را ساده میکند و به راحتی فناوری تشخیص نور پیشرفته را در محصولات قابل فروش ادغام میکند.
کیت ارزیابی AFBR-S4E001 Broadcom (شکل 1) می تواند به طراحان محصول کمک کند تا به سرعت برنامه های مبتنی بر SiPM را به بازار عرضه کنند. این کیت بستری آماده برای آزمایش، نمونه سازی و ادغام سنسورهای AFBR-S4 را بدون نیاز به طراحی مدار تخصصی فراهم می کند. این امر خطرات توسعه را کاهش میدهد، زیرا سختافزار و نرمافزار را میتوان قبل از انجام طرحبندی PCB سفارشی یا طراحی تولید، مکرراً آزمایش کرد.