Photonis 單光子探測解決方案基于真空管探測器技術。該技術結合了高檢測效率 (QE) 和極低的暗計數(暗噪聲)。發出脈沖后，檢測器在檢測到光子后生成脈沖的現象是最小的，并且停滯時間是非刺激性的。我們獲得專利的高端微通道板技術提供高動態范圍、無與倫比的收集效率 (CE) 和出色的時間特性。

真空管探測器工作原理

真空管光子探測器是一種利用真空管探測光子的探測器。它的工作原理是光電效應，即當材料吸收電磁輻射(例如光)時會發射電子。

真空管光子探測器由真空管組成，真空管是一個包含真空的密封容器。真空內部有一個陰極、一個 MCP 和一個陽極，中間有一個小間隙。陰極是一個金屬表面，當它被光子撞擊時會發射電子。MCP將產生的光電子倍增，陽極也是收集發射電子的金屬表面。

當光子撞擊光電陰極時，它們被金屬表面吸收，導致電子發射。然后，這些發射的光電子通過施加的電壓加速流向 MCP，從而產生與檢測到的光子數量成正比的電流。管內的真空確保電子不會與任何氣體分子碰撞，否則可能會干擾檢測過程。

使用 MCP-PMT 進行單光子計數

MCP-PMT 常用于高端激光雷達應用以及醫學成像、核物理和天文學等各個領域。在這些研究領域，計算單光子對于精確檢測和測量至關重要。快速 MCP-PMT 可以檢測非常低的光強度并產生高增益輸出信號，使其成為檢測單個光子的理想選擇。

MCP-PMT 由窗口 + 光電陰極、一堆微通道板 (MCP) 和陽極組成。

在單光子計數應用中，MCP-PMT按以下方式工作：

光子進入 MCP-PMT 并與光電陰極相互作用，導致電子發射。

發射的電子在穿過微通道板 (MCP) 堆棧時會加速并倍增，這些微通道板本質上是具有許多微觀通道的薄板。

然后，倍增的電子被陽極收集，產生可檢測和分析的輸出信號。

MCP-PMT 特別適合單光子計數應用，因為它們具有非常高的量子效率，這意味著它們可以將高比例的入射光子轉換為電子信號。它們還具有快速響應時間，可以檢測非常低的光強度并產生極低的暗計數。

使用圖像增強管 (IIT) 進行單光子成像

在單光子成像應用中使用 IIT 可以極大地提高系統的靈敏度，從而實現單個光子的檢測和成像。除了在生物成像、量子成像和天文學中的應用外，IIT 還用于各種其他應用，包括夜視、軍事成像和工業檢查。

使用IIT的單光子成像的基本原理如下：

光子通過輸入窗口進入 IIT 并撞擊光電陰極，光電陰極通常由銫或鉀等材料制成。

光子使光電陰極發射電子，然后電子在電場的作用下加速流向微通道板 (MCP)。

穿過 MCP 的電子會引起二次電子級聯，從而導致電子信號顯著放大。

然后，放大的電子信號被加速流向熒光屏，當電子撞擊熒光屏時，熒光屏會發出可見光。

敏感相機(例如 EMCCD 或 sCMOS 相機)用于捕獲熒光屏發出的光并生成圖像。

Cricket ?2包含圖像增強管 (IIT)，通常用于單光子成像應用，以放大單個光子的信號并產生可測量的輸出信號。在單光子成像中，目標是檢測和成像單光子，由于所涉及的光水平極低，這可能非常困難。IIT 可以通過提供光子信號的高增益放大來幫助克服這一挑戰，從而可以檢測和成像單光子。

使用 TPX3 芯片進行單光子成像和計數

Mantis 3將 TPX3CAM 與 Cricket?2 相結合，從而創建了單光子敏感、最先進的成像系統。Mantis 3專為高分辨率成像和光譜應用以及各種量子成像應用而開發，包括單光子探測、量子密鑰分配、量子糾纏和量子隱形傳態。

Mantis 3中使用的Timepix3芯片是一種混合像素探測器，包含256 x 256像素，具有小于1納秒的高時間分辨率和55微米的高空間分辨率，這使其非常適合量子成像應用。Mantis 3還具有高速讀出功能，可以以高達每秒 1,000 幀的高幀速率運行。

Mantis 3的主要特點之一是它能夠同時執行能量和時間分辨成像。這是通過使用閾值時間 (ToT) 技術來實現的，該技術允許相機測量每個檢測到的粒子或光子的能量及其到達時間。這使得 Mantis 3能夠生成各種樣品的高分辨率圖像和光譜，包括生物組織、材料和亞原子粒子。

Mantis 3還具有高度可配置性，這使其非常適合用于各種成像應用。它可以配置為檢測不同能量范圍內的粒子或光子，還可以對其進行編程以檢測與某些現象相關的粒子或光子的特定模式。

總體而言，TPX3CAM 是一款功能強大的成像系統，專為量子應用而設計。其高時間和空間分辨率、高速讀出、實時數據分析功能和可配置性使其成為各種量子成像應用的理想工具。

審核編輯 黃宇