Фотодетектор для эксперимента

[cls]

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?

[SergeyGubanov]

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.

[Xey]

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

[SergeyGubanov]

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

[cls]

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?

[Xey]

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.

[SergeyGubanov]

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.

[Teletranslator]

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.

[Xey]

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).

[Teletranslator]

Прошу прощения, всё понял.

[Xey]

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.

[SergeyGubanov]

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...

[Xey]

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.

[cls]

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.

[Kosterik]

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/