¿Puedo capturar un solo fotón con los sensores CMOS o CCD de la cámara web?

Pensé que sería bueno capturar fotones individuales usando el sensor de una cámara web debido a la simplicidad.

He leído que los sensores ccd y cmos tienen un cierto porcentaje de eficiencia cuántica. ¿Qué pasa con los sensores de la cámara web? ¿Es posible capturar fotones individuales provenientes de un láser con una cámara web?

Puede "atrapar" fotones individuales con un trozo de cartón oscuro, simplemente no podrá decir que los captó. Lo mismo es cierto para un sensor de gama baja, que tiene un nivel de ruido en el mejor de los casos de probablemente 10 fotones. Una cámara de consumo realmente buena es un poco menos que eso. Si desea pasar a 2-3 fotones, debe enfriar el sensor. Para fotones individuales, realmente necesitará PMT o amplificadores de imagen de placa de microcanal.
Acabo de observar el mercado de cámaras CCD de un solo fotón y parece que ahora hay varias marcas de CCD disponibles comercialmente con < 1 mi − ruido de lectura y una eficiencia cuántica del 90%, que es una forma de llevarlo a donde quiere ir. Estas cámaras se enfrían a aprox. -100 grados centígrados internamente y tienen sensores CCD altamente optimizados, que te dicen lo que debes hacer para llegar allí.

Respuestas (2)

Primero, las cámaras web usan sensores CCD o CMOS, generalmente el chip más barato en ese momento.

Puede atrapar fotones, pero no de manera confiable. En otras palabras, por cada fotón que captes, perderás varios. También habrá una señal de ruido, típicamente equivalente a muchos fotones,

Considere un sensor CCD. Cuando llega un fotón, puede excitar con éxito un electrón que luego queda atrapado en un pozo. Por otro lado, si golpea el sensor en una ubicación incorrecta o no se absorbe lo suficientemente cerca del pozo, entonces su electrón se pierde y no deja señal. Al mismo tiempo, habrá electrones que, debido a una excitación térmica aleatoria, acabarán en un pozo aunque no haya ningún fotón. Esto se llama corriente oscura y agrega ruido a la imagen. Se puede reducir enfriando el sensor. El sensor también debe convertir los electrones que han quedado atrapados en el pozo en una señal eléctrica. Este proceso también añade ruido.

Hay varias formas de mejorar la relación señal-ruido, pero todas cuestan dinero. Los CCD retroiluminados adelgazados , por ejemplo, mejoran la eficiencia de recolección de fotones. Un generador de imágenes CCD intensificado , llamado ICCD, amplifica la señal de luz antes de que llegue al sensor CCD. Un CCD multiplicador de electrones o EMCCD tiene un amplificador eléctrico que responde mejor a electrones individuales.

La tecnología ha evolucionado significativamente desde que se publicó esta pregunta. La tecnología Skipper CCD implementa un amplificador de lectura recursivo no destructivo que permite el ruido de lectura de carga de subelectrones con sensibilidad de fotón único y alta eficiencia de detección (por encima de la energía de banda prohibida de silicio). Para obtener más detalles, puede consultar este documento https://arxiv.org/abs/1706.00028

¿Puedo capturar un solo fotón con los sensores CMOS o CCD de la cámara web?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v