Détection de photon unique

Solutions d'intensification d'image pour le comptage de photons uniques

Le comptage de photons uniques et l'imagerie sont des techniques utilisées pour détecter, mesurer et visualiser des signaux lumineux extrêmement faibles, pouvant aller ainsi Jusqu'au photon unique. Les détecteurs de photons uniques Photonis, qui fait partie d'Exosens, sont utilisés dans de nombreuses applications, telles que le LIDAR de pointe, l'optique quantique et les télécommunications quantiques, la physique appliquée aux hautes énergies, la physique des particules, la physique nucléaire, l'imagerie par fluorescence, l'astronomie, la recherche sur les plasmas et bien d'autres applications également. Pour détecter les signaux de photons uniques, Photonis propose divers types de détecteurs de photons uniques extrêmement sensibles, à synchronisation rapide et à faible bruit, basés sur des tubes sous vide, pour des applications OEM et pour les utilisateurs finaux. Notre équipe d'experts conseille et soutient les clients dans la sélection et la mise en œuvre du détecteur de photons uniques approprié pour diverses applications telles que le LIDAR spatial de pointe et d'autres.

La technologie de photocathode Hi-QE multialcaline de Photonis conjugue une efficacité quantique (QE) élevée dans la gamme spectrale 120-1050 nm, avec un taux de comptage d'obscurité aussi bas que 50 Hz/cm², ce qui permet d'obtenir un excellent rapport signal/bruit. Lorsque la photocathode est utilisée comme un obturateur électro-optique ultra-rapide, des vitesses de déclenchement inférieures à la nanoseconde (milliardième de seconde) peuvent être atteintes pour une imagerie de précision sur les phénomènes transitoires. Les détecteurs de photons uniques de Photonis sont basés sur une technologie brevetée de galettes de microcanaux (GMC) extrêmement performante, offrant une gamme dynamique élevée et une efficacité sans pareil en matière de collecte de données (>95%).  

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Plongez dans le monde des détecteurs de photons uniques pour comprendre et exploiter le potentiel de ces technologies de pointe. Découvrez ci-dessous les avantages de la technologie de détection de photons et nos solutions de pointe :

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Questions fréquemment posées

How do Vacuum Tube-Based Detectors Work?

Vacuum tube-based Image Intensifier tubes consist of several essential components; a Photocathode, a Microchannel Plate (MCP) and an anode. These components work together to amplify input signal, creating a rich and dynamic output.

In the first step, existing ambient light passes through a photocathode, which converts the incoming photon signal into a photo-electron.

In the second step, photoelectrons are drawn by an electrical field into the MCP where they impinge multiple times on the inner walls and thereby multiply several thousands of times. In photon counting applications the multiplied electron signal is detected using an anode. In the instance of photon imaging applications, the anode converts the electron back into photons to produce an image.

What are the Main Challenges in Single Photon Detection?

The main challenges in single photon detection include:

  • Detection efficiency: The detection efficiency refers to the probability of a photon being detected by the detector. Achieving high detection efficiency is crucial in single photon detection applications. The efficiency depends on factors such as the detector technology, photon wavelength, and optical coupling efficiency. Maximizing detection efficiency is essential for capturing the highest possible number of photons.
  • Timing resolution: Many applications involving single photon detection require precise timing information, such as in time-correlated single photon counting (TCSPC) or quantum cryptography. Achieving high timing resolution is challenging, as it requires fast electronics and detectors with short response times to accurately capture the arrival times of individual photons.
  • Spatial resolution
  • Spectral resolution
  • Environmental and operating conditions
  • Integration and scalability: In some applications, there is a need for miniaturized or integrated single photon detectors. Challenges arise in developing compact, robust, and efficient detector designs that can be integrated into complex systems or small-scale devices while maintaining high performance.

What Impacts the Detection Efficiency of Single Photon Detectors?

Quantum Efficiency (QE) is a key objective in the development of single photon detectors, as it directly impacts the overall performance of the device.

What are the Limitations of Current Single Photon Detection Technologies?

Current single photon detection technologies often struggle to achieve high performance across all relevant metrics, such as sensitivity, timing resolution, spatial resolution, and spectral resolution, without compromising on other aspects of detector performance.

What are the Potential Applications of Single Photon Detection in the Future?

Single photon detection has potential applications in a wide range of fields, including quantum communication and computing, biomedical imaging, LIDAR, astronomy, and remote sensing.
 

How do Researchers Plan to Overcome these Technical Challenges?

Researchers are exploring novel materials, device architectures, and fabrication techniques to address the technical challenges in single photon detection. This includes the development of new materials, such as 2D materials or perovskites, improved detector designs, advanced signal processing algorithms, and innovative cooling and shielding techniques. By pushing the boundaries of what is possible in single photon detection, researchers aim to unlock the full potential of this groundbreaking technology for a wide range of scientific and industrial applications.

 

À propos du détecteur de photons uniques

La détection, la mesure et la visualisation de photons uniques sont des projets d'une grande importance dans le domaine de la photonique, une discipline à la fois innovante et en plein essor. Photonis, une marque d'Exosens, utilise des technologies de pointe pour offrir une variété de solutions sur mesure destinées à des applications de haute précision, permettant des mesures sensibles, le traitement de l'information quantique, la recherche fondamentale et l'imagerie dans divers domaines scientifiques et technologiques.

Photonis se positionne comme un fournisseur incontournable dans le domaine des technologies de pointe pour le comptage, la détection et l'imagerie de photons uniques. Notre expertise dans cette technique est essentielle pour diverses industries, telles que le LIDAR haut de gamme, l'optique quantique, la physique des hautes énergies et l'astronomie. Nous proposons essentiellement des détecteurs de photons uniques très sophistiqués, spécialement conçus pour offrir une sensibilité inégalée, une synchronisation précise et une réduction efficace du bruit.

Les avancées révolutionnaires de Photonis en matière de détection de photons uniques reposent sur la technologie innovante de photocathode Hi-QE multialcaline, réputée pour son efficacité quantique exceptionnelle dans le spectre infrarouge. Cette technologie assure non seulement une absorption maximale des photons, mais elle minimise également les phénomènes de post-pulsation, ce qui se traduit par une intégrité parfaite du signal, même dans les environnements les plus exigeants. Par ailleurs, les dispositifs sophistiqués de contrôle de la température et de la tension garantissent des performances optimales, ce qui permet de repousser les limites de la détection de photons uniques vers de nouveaux sommets.

Notre engagement en faveur de l'excellence englobe les principes fondamentaux de notre technologie de détection basée sur le tube à vide. Grâce à sa technologie de galettes de microcanaux (GMC), Photonis parvient à obtenir une zone active qui maximise l'efficacité de la capture des photons tout en réduisant le pourcentage d'obscurité à des niveaux négligeables. Avec ce dispositif complexe, chaque impulsion est détectée avec précision, ce qui garantit aux chercheurs la fiabilité de leurs mesures.

Pour les applications exigeant une imagerie en temps réel des phénomènes transitoires, nos détecteurs offrent des vitesses d'acquisition des impulsions inférieures à la nanoseconde, ce qui permet une visualisation précise des événements les plus courts. De plus, nos détecteurs se distinguent particulièrement dans les environnements impliquant de hautes énergies, où la robustesse et la fiabilité sont primordiales, ce qui en fait des outils indispensables pour la physique des particules et la recherche sur les plasmas.

Dans le domaine du comptage de photons uniques, la précision est cruciale. Les détecteurs MCP-PMT de Photonis sont spécialement conçus pour offrir une sensibilité exceptionnelle et un faible niveau de bruit. En exploitant la puissance des galettes de microcanaux, ces détecteurs atteignent une efficacité maximale dans la capture des photons individuels, ce qui les rend uniques dans des domaines tels que l'imagerie médicale et la physique nucléaire.

Au-delà du comptage de photons uniques, Photonis se positionne au premier plan en matière de technologie d'imagerie de photons uniques. Grâce à l'utilisation de tubes intensificateurs de lumière (IIT), nos solutions offrent une sensibilité sans précédent, permettant la détection et l'imagerie de photons uniques dans une variété d'applications. Qu'il s'agisse d'optique quantique ou d'observation astronomique, nos systèmes d'imagerie basés sur les tubes d'intensification de lumière fournissent aux chercheurs les outils dont ils ont besoin pour repousser les limites de la découverte scientifique.

Le taux de post-impulsion de nos détecteurs est rigoureusement contrôlé, ce qui garantit la précision des mesures, même dans les environnements à forte activité.

En gérant soigneusement le flux de courant à l'intérieur de l'appareil, nous optimisons ses performances et sa longévité.

Des mécanismes de refroidissement sophistiqués sont intégrés dans nos systèmes afin de maintenir des températures de fonctionnement optimales, garantissant ainsi des résultats cohérents et fiables.

Les électrons subissent une multiplication rapide lorsqu'ils se déplacent à travers les galettes de microcanaux, ce qui entraîne un signal de sortie amplifié qui est directement lié au nombre de photons incidents.

Nos détecteurs peuvent détecter une large gamme de longueurs d'onde, ce qui les rend appropriés pour une variété d'applications en photonique et dans d'autres domaines.

Chaque composant est élaboré dans le souci de répondre aux exigences des expériences les plus rapides et les plus sensibles, et fait l'objet de tests rigoureux.

Ces appareils peuvent être utilisés avec précision, ce qui permet aux chercheurs d'adapter leurs performances à des exigences expérimentales spécifiques.

En résumé, Photonis est à l'avant-garde de la détection de photons uniques, offrant des solutions inégalées qui permettent aux chercheurs d'explorer les domaines de la mécanique quantique, de l'astrophysique et au-delà. Grâce à notre engagement constant en faveur de l'innovation et de l'excellence, nous continuons à repousser les limites du possible en photonique, permettant ainsi de nouvelles découvertes et avancées qui façonnent l'avenir de la science et de la technologie.

 

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Press release

Jun 28th 2024

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