Æȸ¶ÅØ °èÃø±â »ç¿ëÀº ±Í»ç ö°­Á¦Ç°À»

¼¼°è ÃÖ°íÀÇ Á¦Ç°À¸·Î ¸¸µå´Â ±æÀÔ´Ï´Ù.

Palma Technology±â¼ú¿¬±¸¼Ò±â¼úÁ¤º¸
APD
¢ÙAPDs(Avalanche Photodiodes)

APDs(Avalanche Photodiodes)´Â ¿ªÀü¾Ð¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ ³»ºÎ À̵æȸ·Î¿¡ ÀÇÇÑ °í¼Ó, °í°¨µµ ±¤ °ËÃâ±â(photodiode) ÀÌ´Ù.

±¤¼¶À¯¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ °í°Ëµµ Åë½Å ¹× ¿ø°Å¸® ÃøÁ¤ µî ÀûÀº ±¤·®À» ÃøÁ¤ÇÏ°íÀÚ ÇÒ ¶§ µî ±¤¹üÀ§ÇÏ°Ô »ç¿ëµÇ¾î Áø´Ù.

ƯÈ÷ ´ÜÀÏ ±¤ÀÚ Æ¯¼ºÀ» °¡Áú ¶§ ³Î¸® »ç¿ëµÈ´Ù.

ºûÀÌ °ËÃâ±â¿¡ µµ´ÞÇßÀ» ¶§ ¼ÒÀÚÀÇ ÀÌÅ»¿¡³ÊÁö(band gap energy) º¸´Ù ºû ¿¡³ÊÁö°¡ ´õ Ŭ °æ¿ì ÀüÀÚȦ(electron-hole)ÀÌ Çü¼ºµÈ´Ù.

ÀÌ ¶§ ºû ¿¡³ÊÁö E(eV)´Â ÆÄÀå¿¡ ¹Ýºñ·ÊÇÑ´Ù.

   

PN °áÇÕºÎ(PN junction)¿¡ °É·ÁÁø ¿ªÀü¾Ð(reverse voltage)¿¡ ÀÇÇØ °¨¼âÃþ¿¡ ÀüÀÚȦÀÌ Çü¼ºµÉ ¶§, N+¸é°ú P+¸é »çÀÌ¿¡ PN °áÇÕºÎ¿Í Àü±âÀå(electric field)À» Åë°úÇÏ¿© À̵¿ÇÏ°Ô µÈ´Ù.

ÀÌ ¶§ÀÇ À̵¿ ¼Óµµ´Â Àü±âÀåÀÇ ¼¼±â¿¡ µû¸¥ ÀüÀÚȦÀÇ À̵¿¿¡ ÀÇÁ¸ÇÑ´Ù.

Áï, Àü±âÀåÀÌ ÀûÀýÈ÷ Ä¿Á³À» ¶§, ÇÏÀü ÀÔÀÚÀÇ À̵¿ÀÌ Crystal Lattice¿¡ ±ÙÁ¢ÇÔÀ¸·Î½á ÇÏÀü ÀÔÀÚ ¿îµ¿ ¼Óµµ°¡ À̵éÀÇ Æò±Õ À̵¿ ¼Óµµ¸¦ ÃÊ°úÇϱ⿡ À̸¥´Ù.

ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀº Àü±âÀåÀÌ 104V/cm ±Ùó¿¡¼­ ³ªÅ¸³ª±â ½ÃÀÛÇϸç, 107V/cm¿¡¼­ ÇÏÀü ÀÔÀÚ ¿îµ¿ ¼Óµµ°¡ Æ÷È­»óÅ¿¡ À̸¥´Ù.

¡ªFig. 1. Schematic diagram of avalanche process

¾ÏÀü·ù(dark current)´Â Ç¥¸é ´©¼³ Àü·ù(Ids)ÀÇ PN °áÇպηÎÀÇ È帧°ú ¼ÒÀÚ ³»ºÎ Àü·ù(Idg)ÀÇ AVALANCHE ¿µ¿ªÀ¸·ÎÀÇ ¹æÃâ·Î Ç¥ÃâµÈ´Ù.

Ç¥¸é ´©¼³ Àü·ù´Â AVALANCHE ¿µ¿ªÀ¸·Î È帣Áö ¾ÊÀ½À¸·Î½á Áõ¹è µÇÁö ¾ÊÁö¸¸ ¼ÒÀÚ ³»ºÎ¿¡¼­ »ý¼ºµÈ Àü·ù°¡ AVALANCHE ¿µ¿ªÀ¸·Î È帣°Ô µÇ¸é Áõ¹è µÇ¾îÁø´Ù.

APDÀÇ Àüü ¾ÏÀü·ù´Â Áõ¹èÀ² M¿¡ ´ëÇÏ¿© ´ÙÀ½°ú °°´Ù.

   

±×¸² 2´Â ¾ÏÀü·ùÀÇ ¿ªÀü¾Ð¿¡ ´ëÇÑ º¯È­¸¦ ³ªÅ¸³½´Ù.

¿©±â¼­ Ids°¡ ¿ªÀü¾ÐÀÇ »ó½Â¿¡ µû¶ó °è¼ÓÇÏ¿© Áõ°¡ÇÏÁö ¾Ê´Â °ÍÀº ¼ÒÁøµÇ¾ú±â ¶§¹®ÀÌ´Ù.

¡ªFig. 2. Dark current vs. reverse voltage
¡ªFig. 3. Terminal capacitance vs. reverse voltage
¡ªFig. 4. Typical peripheral circuit
PMT
¢ÙPMT(Photomultiplier)

±¤ÀüÀÚÁõ¹è°ü(ÎÃï³í­ñòÛÃη)À̶ó°í ºÒ¸®¿ì¸ç ÁÖ·Î °¡½Ã±¤(ʦãÊÎÃ) °ËÃâ¿¡ »ç¿ëµÈ´Ù.

ÀüÀÚ¸¦ °íüǥ¸é¿¡ Ãæµ¹½ÃÅ°¸é Ãæµ¹ÇÑ ÀüÀÚ ÀÚüÀÇ ¹Ý»ç ¿Ü¿¡ Ãæµ¹ÇÑ ÀüÀڷκÎÅÍ °íü ³»ÀÇ ÀüÀÚ¿¡ ¿¡³ÊÁö°¡ ÁÖ¾îÁ® »õ·Î °íü ³»ÀÇ ÀüÀÚ°¡ Ç¥¸éÀ¸·ÎºÎÅÍ Æ¢¾î³ª¿À´Â Çö»óÀ» 2Â÷ ÀüÀÚ ¹æÃâÀ̶ó°í Çϴµ¥, ÀÌ Çö»óÀ» ÀÌ¿ëÇؼ­ ¹Ì¼ÒÇÑ ±¤ÀüÀÚ·ù¸¦ ÁõÆøÇÏ´Â ÀüÀÚ°üÀÌ´Ù. 2Â÷ ÀüÀÚ Áõ¹è°üÀ̶ó°íµµ ÇÑ´Ù.

±¸Á¶´Â £Û±×¸²£Ý°ú °°ÀÌ ºûÀ» Âظé ÀüÀÚ(±¤ÀüÀÚ)¸¦ ¹æÃâÇÏ´Â ±¤Àü¸é°ú, Cs-Sb, Cs-CsO-Ag, MgO¿Í °°Àº 2Â÷ ÀüÀÚ ¹æÃâÀÇ È¿À²ÀÌ ÁÁÀº ¹°ÁúÀ» ÇϳªÀÇ Áø°ø°ü¿¡ ³ÖÀº °ÍÀε¥, ±¤Àü¸é¿¡¼­ ³ª¿Â ±¤ÀüÀÚ´Â ±¤Àü°üó·³ Á÷Á¢ ¾ç±ØÀ¸·Î °¡Áö ¾Ê°í, ±×¸²ÀÇ È­»ìǥó·³ Â÷·Ê·Î 1¿¡¼­ºÎÅÍ 9±îÁöÀÇ 2Â÷ÀüÀÚ ¹æÃâ¹°Áú¿¡ ´ê¾Æ Áõ¹èµÇ°í, ÃÖÃÊÀÇ ±¤Àü¸é 0¿¡¼­ ¹ß»ýÇÑ ÀüÀÚ´Â Àüü¿¡¼­ 106¹è Á¤µµ·Î ÁõÆøµÇ¾î¼­ ¾ç±Ø 10¿¡¼­ Ãâ·ÂÀ¸·Î¼­ »©³»¾îÁø´Ù.

ÀÌ ¹æ¹ýÀº ±¤Àü°üÀÇ Ãâ·ÂÀ» Æ®·»Áö½ºÅÍ ¶Ç´Â Áø°ø°ü ÁõÆø±â·Î ÁõÆøÇÏ´Â °æ¿ì¿¡ ºñÇØ ÈξÀ ÀâÀ½ÀÌ ÀûÀº Ãâ·ÂÀÌ ¾ò¾îÁö¹Ç·Î, ¹Ì¾àÇÑ ºûÀ» °ËÃâÇÏ´Â µ¥ ÀûÇÕÇÏ´Ù.

ÅÚ·¹ºñÀüÀÇ ½½¶óÀ̵峪 Çʸ§ÀÇ ¼Û»ó(áêßÀ)¿¡ »ç¿ëÇÏ´Â ÇöóÀ× ½ºÆý Ä«¸Þ¶ó, ºÐ±¤±¤µµ°è, ±âŸ °ø¾÷¿ë ÃøÁ¤ÀåÄ¡¿¡ ³Î¸® »ç¿ëµÇ°í ÀÖ´Ù.

¡ª´Ü¸é±¸Á¶
CPM
¢ÙCPM(Channel Photomultiplier)

ÀϹÝÀûÀ¸·Î ±¤À» ÃøÁ¤ÇÏ´Â ¹æ¹ý ¹× ¼¾¼­ÀÇ Á¾·ù´Â ´Ù¾çÇÏ°Ô ÀÖÀ¸¸ç °¢°¢ÀÇ »ç¿ë ¸ñÀû¿¡ µû¶ó ÃøÁ¤ ¹æ¹ýÀ̳ª ¼¾¼­ÀÇ ¼±ÅÃÀÌ ´Þ¶óÁö¸ç ÀÌ ÀÛ¾÷Àº ½±°Ô ÇÏÁö¸¸ ¼±Á¤ÀÌ À߸ø µÇ¾úÀ» °æ¿ì¿¡´Â óÀ½ºÎÅÍ ´Ù½Ã ÀÏÀ» ÇØ¾ß Çϱ⠶§¹®¿¡ °¡Àå ÀûÇÕÇÑ ¼¾¼­ÀÇ ¼±ÅÃÀº Áß¿äÇÏ´Ù°í º¼ ¼ö ÀÖÀ¸¸ç ¿©·¯ ƯÁ¤ÇÑ µðÅØÅÍ Áß¿¡¼­ ¿©±â¼­ ¼Ò°³ÇÏ°íÀÚ ÇÏ´Â ±¤ µðÅØÅÍ´Â ±âÁ¸ÀÇ PMT(Photomultiplier)¿Í APD(Avalanche Photodiodes)¸¦ ´ëÄ¡ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â »õ·Î¿î °í°¨µµ ±¤µðÅØ´õÀÎ CPM(Channel Photomultiplier)ÀÌ´Ù.

Á¦Ç°Àº µ¶Æ¯ÇÑ µðÅØ´õ ¿ø¸®¸¦ »ç¿ëÇÏ¸ç ±× °á°ú ±ØµµÀÇ ³ôÀº À̵氪, ³ôÀº Dynamic range, ±ØµµÀÇ ³·Àº ¼ÒÀ½ ±×¸®°í ºü¸¥ ¹ÝÀÀ°ú ÇÔ²² ¼ÒÇü Å©±âÀÇ µðÀÚÀÎÀ» °¡Á®¿Ô´Ù. ÀÌ °íµµ¼º´É µðÅØÅÍ´Â ¹ß»êºÐ±¤, Çü±¤Åõ½Ã¹æ¹ý, ¿øÀÚÈí¼ö ºÐ±¤±â »ç¿ë ±×¸®°í »ý, È­ÇÐ ¹ß±¤°ú °°Àº ºÐ¼®ÀûÀÎ »ç¿ë¿ëµµ¿¡ ´ëÇØ ±âº»ÀûÀÎ ÀåÁ¡À» Á¦°øÇÑ´Ù.

CPMÀº ¶ÇÇÑ »ý¸í°úÇÐÁ¦Ç°, »ê¾÷, ÀÇ·á Àåºñ ±×¸®°í ³ôÀº ¿¡³ÊÁö ¹°¸®Çп¡ Áß¿äÇÑ ÀåÁ¡µéÀ» Àü´ÞÇÑ´Ù.

±âÁ¸ÀÇ PMTs¿Í ºñ±³ÇÒ ¶§, CPMÀº ±¤µµÀÇ Çϳª¿¡¼­ µÎ°³ÀÇ ¼ø¼­¿¡ ÀÇÇØ ¹«±¤ ÀâÀ½À» ³·Ãß´Â µ¿¾È ±¤µµÀÇ Çϳª¿¡ ÀÇÇØ ¾ç±ØÀÇ ¹Î°¨¼ºÀ» Çâ»ó½ÃŲ´Ù. ÀâÀ½·¹º§Àº ÆÄ¿­¾øÀÌ ½Ã°£¿¡ ´ëÇØ ±ØµµÀÇ ¾ÈÁ¤¼ºÀ» ³ªÅ¸³½´Ù.

±ØµµÀÇ ³·Àº ÀâÀ½Àº ±âÁ¸ÀÇ PMTsº¸´Ù ³ôÀº ´ÙÀ̳ª¹ÍÇÑ ¹üÀ§¸¦ °á°ú·Î °¡Á®¿À°í ´Ù¾çÇÑ ¿ëµµ¿¡ ´ëÇÑ °¨ÁöÇÒ ¼ö ÀÖ´Â Á¦Çѵµ È®´ëÇÑ´Ù.

CPMÀº Analog-DC mode, ´Ü±¤ÀÚ Counting Mode, ±×¸®°í ÇÙ ºÐ±¤Çп¡µµ »ç¿ëµÇ¾îÁú ¼ö ÀÖ´Ù(BGO, LSO, Nal µî°ú °°Àº ¹ß±¤¹°Áú°ú ¿¬°áµÉ ¶§).

âÀç·á¿¡ ´ëÇÑ ¼±Åðú 115nm(UV range)¿¡¼­ 850nm(NIR)±îÁöÀÇ ½ºÆåÆ®·³À» Ä¿¹öÇϱâ À§ÇÑ ±¤À½±ØÀ» Á¦°øÇÑ´Ù.

ÀÌ »õ·Î¿î µðÅØÅʹ ĸ½¶À» °¡Áø Á÷°æ 10.5mmÀÎ ºÐÇÊ Å©±â¸¸ Çϸç ÀÛ°í Á¤¸éÇü ŸÀÔÀÌ´Ù.

±âÁ¸ÀÇ ±¤Àü¹èÁõ°ü Æ©ºê¿Í °°Àº CPMÀº ¸Å¿ì ³·Àº ±¤·¹º§À» âÀÔ±¸ÀÇ ¾ÈÇ¥¸é¿¡ ¿¬°áµÈ ¹ÝÅõ¸íÀÇ ±¤À½±Ø¿¡ ÀÇÇØ ±¤ÀüÀÚ·Î ÀüȯÇÑ´Ù.

À½±Ø¿¡¼­ ¾ç±ØÀ¸·ÎÀÇ È帧¿¡¼­ ±¤ÀüÀÚ´Â Á¼Àº ¹ÝµµÃ¼Ã¤³ÎÀ» Åë°úÇÑ´Ù.

ÀüÀÚ°¡ °î¼±Ã¤³ÎÀÇ ¾Èº®À» Ä¡´Â °¢°¢ÀÇ ½Ã°£¿¡ ´Ù¼öÀÇ ÀÌÂ÷ ÀüÀÚµéÀº ¹ß»êµÈ´Ù.

ÀÌ È¿°ú´Â 108A/WÀ» ÃÊ°úÇÏ´Â °ªÀ» Áö´Ñ Áõ¹è È¿°ú¸¦ À¯µµÇÏ´Â ±æÀ» µû¶ó º¹¼ö·Î ¹ß»ýÇÑ´Ù

CCD
¢ÙCCD(Charge Coupled Device)

CCD´Â ¹Ì¼¼ÇÑ È­¼Ò°¡ ¼¼¹ÐÇÏ°Ô ÁýÀûµÈ ÇüÅ·Î, °¢ È­¼Ò´Â ·»Á ÅëÇؼ­ ¹ÞÀº ºûÀ» ÀüÇÏ·Î ¹Ù²Ù¾î¼­ ±× ÀüÇϸ¦ ÃàÀûÇÏ´Â °ÍÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù.

È­¼Ò´Â ÄÁµ§¼­ÀÇ ±â´ÉÀ» °¡Áö°í ÀÖ´Â °ÍÀÌ´Ù.

±×·¡¼­ °¢ È­¼ÒÀÇ À§Ä¡¿Í ÀüÇÏÀÇ Å©±â¸¦ °¡Áö°í ¸í¾ÏÀÇ µ¥ÀÌÅ͸¦ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù.

ÁÖÀÇÇÒ °ÍÀº CCD ÀÚü·Î¼­´Â Ä÷¯ Á¤º¸¸¦ ¾òÀ» ¼ö°¡ ¾ø´Ù´Â °ÍÀÌ´Ù. ´ÜÁö ºûÀÇ ¼¼±â¸¸À» ¾Ë ¼ö°¡ ÀÖ´Ù.

±×¸®°í CCD¿¡¼­ Ãâ·ÂµÈ ½ÃÁ¡¿¡¼­´Â ¾ÆÁ÷ ÀüÇ϶ó°í ÇÏ´Â ¾Æ³¯·Î±× µ¥ÀÌÅÍÀÌ°í, A/DÄÁ¹öÅÍ¿¡¼­ µðÁöÅÐ µ¥ÀÌÅÍ·Î º¯È¯ÇÒ ÇÊ¿ä°¡ ÀÖÀ¸¸ç, ½ºÄµ ¹æ½Ä¿¡ µû¸¥ ½ºÄµÁֱ⸦ °¡ÁüÀ¸·Î½á ÃÔ»ó¼ÒÀڷκÎÅÍÀÇ µ¥ÀÌÅÍ º¯È¯¿¡´Â ÀÏÁ¤ÇÑ ½Ã°£ÀÌ ¼Ò¿äµÈ´Ù.

CCD´Â ÀüÇÏÀÇ ÃàÀûÀ» ´ã´çÇϸç Ãâ·Â¸í·ÉÀÌ ³»·ÁÁö¸é Áö±Ý±îÁö ÃàÀûÇØ¿Â ÀüÇϸ¦ Ãâ·ÂÇÑ´Ù.

±×·¯¹Ç·Î ±× Àü±îÁö´Â µé¾î¿À´Â ºûÀ» °è¼ÓÇؼ­ ÃàÀûÇÏ°í Àִ´Ù.

ÀÌ°ÍÀ» ÀÌ¿ëÇØ ÀüÀÚ¼ÅÅÍ°¡ °¡´ÉÇÏ´Ù.

¿øÇÏ´Â ½Ã°£¸¸Å­ ÀüÇϸ¦ ÃàÀûÇÏ°í ÀÖ´Ù°¡ ¼ø°£ÀûÀ¸·Î ÀüÇϸ¦ Ãâ·ÂÇÏ¸é ±×°ÍÀÌ ¼ÅÅͼӵµÀÇ °³³äÀ» °¡Áú ¼ö°¡ ÀÖ´Ù ÇÏÁö¸¸ CCDÀÇ Á¦¾î¸¸À¸·Î´Â µé¾î¿À´Â ºûÀ» Á¤È®È÷ Â÷´ÜÇϱⰡ ¾î·Á¿î Á¡ÀÌ Àֱ⠶§¹®¿¡ CCDÀÇ ½ºÄµ ¹æ½Ä¿¡ µû¶ó¼­ ¹Ýµå½Ã ±â°è½Ä ¼ÅÅ͸¦ »ç¿ëÇؾ߸¸ ÇÏ´Â °æ¿ì°¡ ÀÖ´Ù.

CCD´Â ÀÔ»çµÈ »óÀÇ ÀüÇÏÀÇ Â÷¸¦ µðÁöÅÐÈ­ÇÏ¿© »óÀ» ±¸ºÐÇÑ´Ù.

À̶§ ÀüÇÏÀÇ Â÷¸¦ ¾î´À Á¤µµÀÇ Çػ󵵷ΠµðÁöÅÐÈ­ ÇÏ´À³Ä¿¡ µû¶ó ±× ¼±¸íµµ°¡ ´Þ¶óÁú ¼ö ÀÖ´Ù.

À½ÀüÇÏ´Â CCD¿¡ ºûÀÌ ºÎµúÈ÷Áö ¾Ê¾Æµµ ¹ßÇàÇÏ´Â ÀüÇÏ·Î, CCDÀÇ ¿Âµµ°¡ ³ôÀ¸¸é ³ôÀ»¼ö·Ï À½ÀüÇÏ´Â ´Ù·®À¸·Î ¹ß»ýÇÑ´Ù.

¹ß»ýÇÑ À½ÀüÇÏ°¡ ÀüÇϷνá Ãß°¡µÈ´Ù ÇÏ´õ¶óµµ ±×°Í¿¡ ÀÇÇÑ ¿ÀÂ÷°¡ ¹«½ÃÇÒ ¸¸Å­ÀÌ µÇ±â À§Çؼ­´Â ·»Áî·ÎºÎÅÍ µé¾î¿Â ºû¿¡ ÀÇÇÑ ÀüÇÏÀÇ Àý´ë·®À» ¸¹°Ô ÇÏ´Â ¹æ¹ýÀ» »ý°¢ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.

Áï ¿ÀÂ÷¸¦ Àû°Ô ÇϱâÀ§ÇØ ¾î·µç ¸¹Àº ºûÀ» ¹Þ¾Æ¾ß¸¸ ÇÑ´Ù´Â °ÍÀÌ´Ù.

¶Ç ºûÀÌ Áö³ªÄ¡°Ô ¸¹¾Æµµ ¹®Á¦´Â ¹ß»ýÇÑ´Ù.

CCDÀÇ °¢ È­¼Ò´Â ÃàÀû °¡´ÉÇÑ ÀüÇÏ·®ÀÇ ÃÖ´ëÄ¡°¡ ÀÖ´Ù. ºûÀÇ ¾çÀÌ ³Ê¹« Áö³ªÄ¡¸é À̹ø¿¡´Â ÀüÇÏ°¡ Æ÷È­°¡ µÇ¾î¼­ °Å±â¼­ºÎÅÍ ÀüÇÏÀÇ Â÷¸¦ °ñ¶ó³»´Â °ÍÀÌ ºÒ°¡´ÉÇÏ°Ô µÇ¾î ¹ö¸°´Ù.

µû¶ó¼­, CCD¿¡µµ ÀûÀýÇÑ ±¤·®À̶ó°í ÇÏ´Â °ÍÀÌ ÇÊ¿äÇÏ°Ô µÇ¾î ÀÖ°í, ¿©±â¼­ °¨µµ¶ó°í ÇÏ´Â ±¸Ã¼ÀûÀÎ ¼öÄ¡°¡ ³ª¿À°í Á¶¸®°³¸¦ Æ÷ÇÔÇؼ­ ±× Á¦¾î¿¡ ¼ÅÅͽºÇǵåÀÇ ¿ä¼Ò°¡ ÇÊ¿äÇÏ°Ô µÈ´Ù´Â °ÍÀÌ´Ù.