Как можно считать фотоны?

151
13

спросил(а) 2019-12-24T19:16:16+03:00 1 год, 8 месяцев назад
1
Лучший ответ
158

Фотоприемники превращают свет в электрические импульсы. На уровне одного фотона энергия фотона используется для освобождения электрона от некоторого материала. Этот электрон либо сохраняется, либо усиливается. Усиление может быть выполнено несколькими способами, но принцип заключается в том, что один электрон умножается для получения электрического импульса.

Эти детекторы обычно могут обнаруживать нулевые фотоны или некоторые фотоны (включая одиночные фотоны). Поэтому, если вы хотите посчитать фотоны, вам нужно убедиться, что фотоны поступают только как одиночные фотоны, а не как многофотонное состояние. Следовательно, счет одиночных фотонов зависит от качества источника, но даже в этом случае могут возникать ошибки, если счет фотонов используется для определения состояния фотонов.

Эти проблемы со счетом фотонов хорошо известны в данной области, и теперь доступны новые детекторы для счета фотонов. Они все еще относительно редки и, как правило, заказные решения доступны только для специализированных лабораторий. Тем не менее, они по существу выдают сигнал, который прямо пропорционален количеству детектируемых фотонов. Это настоящие детекторы счета фотонов.

Имейте в виду, есть и другие способы обнаружения одиночных фотонов, кроме выброса электронов. Некоторые счетные детекторы на самом деле являются болометрами, которые работают в сверхпроводящем состоянии, а энергия, выделяемая фотоном, вызывает переход в нормальное проводящее состояние. Эти детекторы эффективно измеряют количество выделяемой энергии, которое линейно пропорционально количеству обнаруженных фотонов.

Существуют другие детекторы с подсчетом числа фотонов и даже схемы, способные к эффективному подсчету числа фотонов с использованием стандартных фотоночувствительных детекторов (таких как фотоумножители и лавинные фотодиоды), если их достаточно и некоторые светоделители.

В целом, существует ряд эффективных решений для подсчета фотонов. Все решения включают в себя передачу энергии фотонов в другие системы, где эта энергия имеет измеримые эффекты.

ответил(а) 2019-12-24T19:16:16+03:00 1 год, 8 месяцев назад
73

Вот онлайн-статья «Подсчет фотонов».

Подсчет фотонов - Википедия

Вот полная презентация (1:12 часа) на том же:

ответил(а) 2019-12-24T19:16:16+03:00 1 год, 8 месяцев назад
73

Это зависит от длины волны рассматриваемых фотонов. Если мы говорим о фотонах высокой энергии, таких как рентгеновские и гамма-лучи, можно использовать счетчик Гейгера. Счетчик Гейгера состоит из заполненной газом камеры с высоким напряжением, приложенным между внешней оболочкой и внутренним электродом. Когда высокоэнергетический фотон сталкивается с молекулой газа в камере, молекула ионизируется, и по крайней мере один электрон освобождается от молекулы. Напряжение ускоряет электрон к положительно заряженному внутреннему электроду, и электрон собирает достаточно кинетической энергии, чтобы выбить больше электронов, свободных от молекул газа. Это приводит к каскаду электронов, который регистрируется как импульс электрического тока, когда они ударяются о внутренний электрод.

ответил(а) 2019-12-24T19:16:16+03:00 1 год, 8 месяцев назад
43

Для визуального света: фотоумножители могут быть сделаны настолько чувствительными, что одиночные фотоны обнаруживаются и могут быть подсчитаны.

Для гамма-лучей это совсем не проблема. Каждый детектор, такой как счетчик Гейгера, регистрирует отдельные фотоны.

ответил(а) 2019-12-24T19:16:16+03:00 1 год, 8 месяцев назад
Ваш ответ
Введите минимум 50 символов
Чтобы , пожалуйста,
Выберите тему жалобы:

Другая проблема