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光子型探测器原理

光子型探测器利用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件，如光电管、光电倍增管和红外变像管等。这些器件都包含一个对光子敏感的光电阴极，当光子投射到光电阴极上时，光子可能被光电阴极中的电子吸收，获得足够大能量的电子能逸出光电阴极而成为自由的光电子。在光电管中，光电子在带正电的阳极的作用下运动，构成光电流。光电倍增管与光电管的差别在于，在光电倍增管的光电阴极与阳极之间设置了多个电位逐级上升并能产生二次电子的电极（称为打拿极）。从光电阴极逸出的光电子在打拿极电压的加速下与打拿极碰撞，发生倍增效应，***后形成较大的光电流信号。因此，光电倍增管具有比光电管高得多的灵敏度。红外变像管是一种红外-可见图像转换器，它由光电阴极、阳极和一个简单的电子光学系统组成。光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的聚焦，当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时，便发出绿色的光像信号。

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应用于单光子探测的超导微波动态电感探测器

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微波动态电感探测器是利用低能隙超导材料制成具有高Q值的微波共面波导谐振器，藉由光子***Cooper Pairs造成电路中动态电感的改变进而影响谐振器特性的原理来实现单光子探测。它特殊的结构和优良的性能使其在阵列集成应用中展现出比较大的优越性，所以在宇宙天文探测领域尤其是在宇宙微波背景辐射探测方面具有巨大应用价值，而且现已在一些相关任务中发挥重要作用。

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单光子探测仪的材料

超导TES单光子探测器本质上属于热探测器的一种。典型的热探测器包括吸收能量的吸收体，测量温度变化的温度计，维持恒定温度的热沉，以及吸收体和热沉之间的弱热连接。测器的核心是由一层生长在硅衬底上、尺寸在20 m×20 m左右、厚度为几十纳米的超导薄膜。在薄膜的两端施加恒定电压，由于低温下薄膜中电子与声子之间的弱热耦合作用，焦耳热功率的存在使薄膜电子系统的温度Te高于声子系统的温度Tp，这被称为“热电子”效应.作为单光子探测器使用时，超导薄膜中的电子系统同时承担了热探测器的吸收体和TES温度计的双重功能。由于薄膜中声子系统与硅衬底之间较强的热耦合作用，单光子计数器原理，声子系统的温度等于硅衬底的温度(Tp=Tb)，声子系统充当了热探测器中的热沉。薄膜电子系统和声子系统之间的弱热耦合构成了热探测器所需要的弱热连接。

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