Квантовый матричный сенсор для регистрации изображений слабосветящихся объектов

Представлены результаты исследований экспериментального образца квантового матричного сенсора, созданного с использованием гибридных технологий и предназначенного для решения малофотонных задач. Гибридные технологии объединяют функциональные возможности вакуумных электронно-оптических преобразователей и кремниевых матричных фоточувствительных устройств. Электронно-оптические преобразователи обеспечивают высокий коэффициент усиления яркости оптического излучения при низком уровне шума, а матричные фоточувствительные устройства – высокий уровень обработки пространственного яркостного распределения оптического излучения. Комплексирование этих возможностей позволяет средствам фотоники продвинуться в малофотонную область. Гибридные квантовые матричные сенсоры позволяют выполнять измерения в режиме счёта фотонов, т. е. измерять параметры объектов, от которых на сенсор попадает счётное количество фотонов. Это значительно расширяет возможности фотоники в медицине, биологии, астрономии, дистанционном зондировании Земли, квантовых коммуникациях и т. д.

1. Jonson C. B., Lynch T. F., Guny J. J., Microchanel plate wafer image tube intensifi ed charge-injection device cameras. Proc. 5th International Conference on Charge-Coupled Devices, 1979, University of Edinburgh, рр. 51–56. https://www. imagesensors.org/Past%20Workshops/1979%20CCD79/02-5%20Johnson.pdf

2. Крутиков В. Н., Киселев А. В., Свиридов В. И. Гибридные низкоуровневые преобразователи изображения. Электронная техника, (6), 24–27 (1982).

3. Лебедев В. Б., Берлизов А. Б., Демченко А. А., Канзюба М. В., Крутиков В. Н., Фельдман Г. Г. Миниатюрные высокоскоростные электронно-оптические камеры в научных экспериментах. Часть 2. Законодательная и прикладная метрология, (1), 11–22 (2026). https://doi.org/10.32446/2782-5418.2026-1-11-22

4. Крутиков В. Н., Миносян Б. О. Исследование однокадровой стробирующей электронно-оптической камеры с ТВ-считыванием. 16-я научно-техническая конференция «Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекающих процессов», ВНИИОФИ, Москва (1993).

5. Симонов В. П. Гибридные электронно-оптические устройства и системы преобразования динамических изображений для ввода в ЭВМ: дис. докт. техн. наук. Московский государственный институт электроники и математики, Москва (2002). https://elibrary.ru/qduygf

6. Куклев С. В., Соколов Д. С., Зайдель И. Н. Электронно-оптические преобразователи. Машиностроение, Москва (2004).

7. Филачев А. М., Таубкин И. И., Тришенков М. А. Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы. Физматкнига, Москва (2007). https://elibrary.ru/qmrlhb

8. Медведев А. В., Соколов Д. С. Высокоэффективный гибридный преобразователь изображения. Фотоника, (6(36)), 42–49 (2012). https://elibrary.ru/pidtzj

9. Balabriga R., Alozy J., Campbell M. et al. Review of hybrid pixel detector readout ASICs for spectroscopic X-ray imaging. Journal of Instrumentation, 11, P01007 (2016). https://doi.org/10.1088/1748-0221/11/01/P01007

10. Наумова Е. В., Владимиров Ю. А., Тучин В. В., Намиот В. А., Володяев И. В. Методы исследования сверхслабого свечения биологических объектов. III. Физические методы. Биофизика, 67(1), 37–72 (2022). https://doi.org/10.31857/S0006302922010057 ; https://elibrary.ru/pgefgk