Was ist ein Photodiodenarray?
Ein Photodiodenarray ist eine Art von Photodetektor, bei dem Photodioden in einem Array angeordnet sind, um die Lichtintensität an mehreren Stellen gleichzeitig zu erfassen.
Die Wellenlänge des Lichts, das detektiert werden kann, variiert je nach verwendetem Material. Die am häufigsten verwendeten Photodiodenarrays im sichtbaren Bereich sind solche aus Silizium, die Licht von 190 nm bis 1100 nm detektieren können. Germanium, Indium-Gallium und Arsen werden ebenfalls verwendet, und Dioden aus Bleisulfid können im Infrarotbereich (~3500 nm) detektieren.
Arrays können entlang der Wellenlängenachse angeordnet werden, um mehrere Wellenlängen gleichzeitig zu messen.
Anwendungen von Photodiodenarrays
Sie werden in der Lichtpositionsdetektion, in der Bildgebung, z. B. in CCD-Kameras, und im Detektorteil von Spektralphotometern und in der Flüssigkeitschromatographie eingesetzt.
Photodiodenarrays mit Streifen von einigen µm bis zu einigen zehn µm auf dem Substrat, so genannte Streifendetektoren, ermöglichen die Positionsbestimmung im Mikrometerbereich.
Ein Spektrometer, das eine einzelne Photodiode als Detektor hat und Daten für eine einzige Wellenlänge ausgibt, wird als Monochromator bezeichnet, während ein Spektrometer, das mit Hilfe eines Photodiodenarrays Daten für mehrere Wellenlängen gleichzeitig ausgeben kann, als Polychromator bezeichnet wird.
Funktionsweise von Photodiodenarrays
Detektoren mit Photodiodenarrays, die eine ein- oder zweidimensionale Bilddetektion durchführen können, wie z. B. CCD- und CMOS-Kameras, können gleichzeitig die Absorption bei mehreren Wellenlängen messen, so dass Proben, bei denen die Absorption bei keiner Wellenlänge auftritt, oder Proben, die bei mehreren Wellenlängen gleichzeitig reagieren und andere Mutationen gleichzeitig gemessen werden können.
Mit einer einzelnen Diode muss man die Wellenlänge identifizieren, bei der die Mutation auftritt, und dann die Mutation betrachten, aber mit einem Photodiodenarray ist es möglich, die Wellenlänge, bei der die Mutation auftritt, zu identifizieren und gleichzeitig den eigentlichen Mutationsprozess zu erkennen.
Die Dioden, aus denen ein Photodiodenarray besteht, sind weniger empfindlich als Photomultiplier-Röhren, aber sie sind als Detektoren sehr stabil und verfügen über einen großen Bereich von nachweisbaren Wellenlängen. Mit Avalanche-Photodiodenarrays lässt sich eine hohe Empfindlichkeit realisieren, so dass sie in einer Vielzahl von Messgeräten eingesetzt werden.