2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 10:35 


09/01/13
13
Доброе время суток.

Есть желание провести некоторые эксперименты из оптики(дифракция, интерференция) с компьютерной обработкой. Соответственно, встал вопрос о фотодетекторе, который в реальном времени мог бы посылать сигналы с матрицы о зарегистрированном фотоне. (пучок фотонов буду стараться делать если не поштучным, то максимальном разреженным... правда пока не знаю как Smile )

Есть ли уже готовые решения с софтом для получения данных с детектора и примитивной их обработкой?

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 11:02 
Аватара пользователя


14/11/12
1337
Россия, Нижний Новгород
cls в сообщении #1009160 писал(а):
Доброе время суток.

Есть желание провести некоторые эксперименты из оптики(дифракция, интерференция) с компьютерной обработкой. Соответственно, встал вопрос о фотодетекторе, который в реальном времени мог бы посылать сигналы с матрицы о зарегистрированном фотоне. (пучок фотонов буду стараться делать если не поштучным, то максимальном разреженным... правда пока не знаю как Smile )

Есть ли уже готовые решения с софтом для получения данных с детектора и примитивной их обработкой?
Современные топовые зеркальные фотокамеры на высоких ISO могут считать фотоны (точнее выбитые ими электроны) почти поштучно (в среднем по 1.2 - 1.3 штуки):

http://www.sensorgen.info/NikonD4s.html
Measured ISO 155607 (номинальное ISO 204800)
Read Noise (e-) 1.3
Saturation (e-) 54

http://www.sensorgen.info/CanonEOS-1DX.html
Measured ISO 145503 (номинальное ISO 204800)
Read Noise (e-) 1.2
Saturation (e-) 52

Они подключаются к компьютеру и могут управлятся с него.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 11:44 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Надо искать с минимальным шумом. Охлаждаемую азотом или попроще -
цифровая астрономическая камера DSI-Pro III (черно-белая)
http://www.meade.ru/acc/product/qm-prod ... 338661.htm

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 11:56 
Аватара пользователя


14/11/12
1337
Россия, Нижний Новгород
Да, кстати, забыл про SONY, у них сейчас шумы чтения меньше всех:

http://www.sensorgen.info/SonyA7S.html
Measured ISO 299375 (номинальное ISO 409600)
Read Noise (e-) 0.4
Saturation (e-) 55

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 13:41 


09/01/13
13
Всё хорошо, кроме цен.
На руках есть только Canon EOS 60D пока что.

А какой программой можно с современных фотоаппаратов получать в режиме реального времени информацию с матрицы?

Я не совсем понял про поштучную чувствительность фотонов у современных камер.
Они в большом световом потоке способны выявлять отдельные события взаимодействия фотона с пикселем или они способны улавливать даже один единичный фотон?

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 15:18 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
cls в сообщении #1009196 писал(а):
А какой программой можно с современных фотоаппаратов получать в режиме реального времени информацию с матрицы?
У некоторых производителей програмное обеспечение открыто, и программист , умеющий общатся с устройствами, может к нему подключится. У большинства ПО закрыто , оно выдает картинку на экран.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 15:23 
Аватара пользователя


14/11/12
1337
Россия, Нижний Новгород
cls в сообщении #1009196 писал(а):
На руках есть только Canon EOS 60D пока что.
Ну и хорошо

http://www.sensorgen.info/CanonEOS-60D.html
Measured ISO 9533 (номинальное ISO 12800)
Read Noise (e-) 1.5
Saturation (e-) 207

cls в сообщении #1009196 писал(а):
А какой программой можно с современных фотоаппаратов получать в режиме реального времени информацию с матрицы?
Ну что значит в реальном времени. На сколько я себе представляю с компьютера (планшета и т. д.) подаётся команда сделать снимок. Фотоаппарат делает снимок. Потом снимок загружается из фотоаппарата в компьютер (планшет). Погуглите какие программы есть для дистанционного управления 60D.

cls в сообщении #1009196 писал(а):
Я не совсем понял про поштучную чувствительность фотонов у современных камер.
Они в большом световом потоке способны выявлять отдельные события взаимодействия фотона с пикселем или они способны улавливать даже один единичный фотон?
Если один фотон выбивает один электрон, а шумы чтения у Вашего фотоаппарата на ISO 12800 равны в среднем 1.5 электрона, то значит фотоны считаются почти поштучно. Насыщение (белый пересвет) на ISO 12800 Вашей камеры наступает в среднем при заряде 207 электронов на пиксель.

Кстати, фотонный (дробовой, Пуассоновский) шум будет гораздо больше чем шумы чтения:
$$
\sqrt{207} = 14.4 \quad \text{фотонов}
$$ но это свойство самого светового поля, а не фотоаппарата.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение29.04.2015, 18:59 


26/06/14
83
К автору вопрос.

cls в сообщении #1009160 писал(а):
Соответственно, встал вопрос о фотодетекторе, который в реальном времени мог бы посылать сигналы с матрицы о зарегистрированном фотоне.


Вы говорите "матрица" из-за того, что вам нужно изображение? То есть, двумерный массив фотодетекторов? Прочитав Ваш пост не понял, нужен он Вам на самом деле, или Вы сказали "матрица" по привычке.


SergeyGubanov в сообщении #1009164 писал(а):
Современные топовые зеркальные фотокамеры на высоких ISO могут считать фотоны (точнее выбитые ими электроны) почти поштучно (в среднем по 1.2 - 1.3 штуки):


1) Я прошу прощения, но я не понимаю вовсе - какой толк в этих мизерных ошибках, если у сенсора фотокамеры не вся площадь чувствительна, да ещё и стоят полупрозрачные фильтры, да ещё и не одинаковые, а разные?
2) 207 фотонов - это смешной динамический диапазон. Но пусть автор сам скажет, что ему его недостаточно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение30.04.2015, 00:02 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Дифракцию и интерференцию обычно наблюдают в виде двумерных картинок.

Для слабых освещенностей очень желательно , чтобы усилитель регистрировал отдельные электроны .

Тройные пиксели с разноцветными фильтрами применяют в бытовых камерах, я привёл ссылку на чернобелую камеру . У неё пиксель это одна площадка. (Цветные снимки получают поочередно снимая с разными фильтрами).

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение30.04.2015, 00:57 


26/06/14
83
Прошу прощения, всё понял.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение30.04.2015, 01:16 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
SergeyGubanov в сообщении #1009215 писал(а):
Насыщение (белый пересвет) на ISO 12800 Вашей камеры наступает в среднем при заряде 207 электронов на пиксель.
Кстати, фотонный (дробовой, Пуассоновский) шум будет гораздо больше чем шумы чтения:
$$
\sqrt{207} = 14.4 \quad \text{фотонов}
$$ но это свойство самого светового поля, а не фотоаппарата.

А как скажется этот шум? Фототок здесь не нужен.
Каждый фотон с вероятностью около 0.8 (квантовый выход) выбьет электрон, который будет зарегистрирован усилителем. В итоге получим пространственное распределение большинства фотонов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение30.04.2015, 10:33 
Аватара пользователя


14/11/12
1337
Россия, Нижний Новгород
Xey в сообщении #1009416 писал(а):
А как скажется этот шум?
Если повторить эксперимент не меняя условия, то в тот же самый пиксел всё равно прилетит другое количество фотонов.

Обычно распределение будет Пуассоновским (дробовой шум $ = \sqrt{N}$). Но изготовив специальный источник света можно уменьшить фотонный шум. Вот там topic76321.html я пытался узнать по-подробнее на счёт "субпуассоновской фотовспышки", но вопрос подвис...

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение30.04.2015, 14:14 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
SergeyGubanov в сообщении #1009478 писал(а):
Вот там topic76321.html я пытался узнать по-подробнее на счёт "субпуассоновской фотовспышки", но вопрос подвис...


На сжатое состояние света надеялись при создании интерферометров для гравитационных антенн. Но не очень понимаю на что . Даже если такой источник точечный и полоса в итерферометре широченная, все равно, фотон будет случайно проходить или отражается от зеркала интерферометра (причем, при двух прохождениях зеркала и в обоих интерферирующих лучах).
То есть, даже если в источнике фотоны рождаются абсолютно регулярно, на приемник они будут приходить случайно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение01.05.2015, 20:43 


09/01/13
13
Под матрицей я понимаю массив плотностоящих друг к другу фотодетекторов. В идеале опыт выглядит так:
1. я посылаю поштучно фотоны через угодные мне оптические приборы (линзы, решётки, призмы, ...)
2. они поштучно взаимодействуют с матрицей
3. я в режиме реального времени могу смотреть, в какой именно фотодетектор попал фотон

Ключевой момент именно в поштучности взаимодействия и получении координат детектора сразу после этого события.

Так как я теоретик, а не экспериментатор, хотелось бы оценить возможные трудности и затраты на такого рода установку. Опыта в этом не имею.

А вот с программированием проблем нет - был бы лишь доступ к API устройства, а уж информацию как-нибудь считаем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фотодетектор для эксперимента
Сообщение01.05.2015, 20:54 


06/12/14

617
cls в сообщении #1009160 писал(а):
Есть желание провести некоторые эксперименты из оптики(дифракция, интерференция) с компьютерной обработкой. Соответственно, встал вопрос о фотодетекторе, который в реальном времени мог бы посылать сигналы с матрицы о зарегистрированном фотоне.

Т.е Вы собираетесь сделать прибор вот как аналогичный в фильме на 19-й минуте -
http://www.strannik1986.ru/post167570606/
:?:

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group