Kolik fotonu na bunku

[Jan Waclawek]

>Nedávno mluvil v televizi pán co vynaleznul CCD. Tvrdil ľe kaľdý foton 
>tam vytvoří elektron na rozdíl od filmu, kde jsou potřeba desítky fotonů.

To je velmi zjednoduseny pohlad, dobry tak do televizie.

Samozrejme u obycajnej fotodiody (co je v beznych snimacoch) nie z kazdeho
dopadajuceho fotonu vznikne prispevok k prudu ekvivalentny jednemu
elektronu - nejake fotony sa odrazia, nejake sa pohltia vo vrstve nad OPN,
nejake OPN prejdu bez absorpcie (OPN sa samozrejme kvoli tomuto robi co
najsirsia, preto maju vsetky prakticke fotodiody strukturu p-i-n). Potom
nie kazdy pohlteny foton vygeneruje elektron-dierovy par, niektore
interaguju s tepelnymi kmitmi mriezky (fononmi). Napokon nie kazdy
vygenerovany elektron-dierovy par prispieva k fotoprudu, niektore
zrekombinuju este predtym ako sa dostanu von z OPN (preto samozrejme treba
mat tu diodu polarizovanu zaporne, ale velke predpatie z principu zvysuje
prud za tmy no a to prispieva k sumu... vzdy je to o kompromisoch).

Dalej existuju aj fotony, ktore nie su z viditelnej oblasti, a prispievaju
k celkovemu prudu, ten kremik "vidi" do blizkej infracervenej a vnutro
toho fotaku tiez do urcitej miery "ziari", no a su tu aj vysokoenergeticke
fotony ktore mozu preletiet objektivom alebo aj mimo a byt
pohltene/prispiet k fotoprudu. Ale to je tema prudu za tmy a suvisiaca
tema sumu.

Kupodivu vela z tohoto plati aj pre film.

No a kym u CCD sa toto zosilnuje elektronicky a to az po "vysunuti", so
vsetkymi nedostatkami a nasledkami, u filmu dochadza k chemickemu
"zosilneniu" (rozkladu AgXx katalyticky vdaka Ag ktory vznikol osvetlenim)
priamo v tom filme (tiez to nie je idealny proces samozrejme; ale to
elektronicke zosilnenie by zodpovedalo tak trocha vytvaraniu
kopii/pozitivov). Existuju samozrejme aj "intrinzicky zosilnujuce"
fotoprvky (lavinove fotodiody (APD), dnes typicky na kvantovych
strukturach, ako potomok fotonasobicov), ale tie sa v maticiach
nepouzivaju, bo su zlozite a zlozito sa pouzivaju (existuju male matice
pre vyskumnikov, a cena tomu zodpoveda).

V oboch pripadoch existuje aj viacero zdrojov sumu a techniky na jeho
potlacanie (u fotodiod najma chladenie a samozrejme absolutna cistota a
dokonalost pri priprave vertikalnej struktury ako aj nasledneho
spracovania, u filmu je to najma v chemii). APD chladene dusikom dokazu
pomerne spolahlivo registrovat jednotlive elektrony, to je princip napr.
merania vzdialenosti Mesiaca od Zeme (za pomoci kutovych odrazacov na
Lunochodoch a tych co tam zostali po projekte Apollo), alebo napriklad to
lovenie neutrin (detekuje sa svetelny "zablesk" nasledkom zachytenia
neutrina vo velkom mnozstve nejakej latky, napr. aj vody, jedna sa o
jednotky udalosti za mesiace).

wek