Niels Bohr Institutet > Kalender - det sker på NBI > 2009 > Fotontælling med en el...

Fotontælling med en elektronmultipliserende CCD

Lige siden 1905, hvor Einstein udgav sin berømte artikel om den fotoelektriske effekt, har eksistensen af fotoner været indiskutabel.
Lys er kvantiseret, det kommer i små pakker, og der findes ingen halve eller kvarte pakker. Det vil sige, at hvis vi kan tælle fotonerne enkeltvis, har vi opnået det ultimative. Vi kan ikke samle lys mere nøjagtigt end det. Videnskaben astronomi er i det store hele baseret på opsamling, registrering og klassifikation af fotoner. Det eneste bevis, vi har for eksistensen af det interstellare rum, galakser, exoplaneter og gamma ray bursts, er opsamlede fotoner. Vi har aldrig været derude, og kommer det nok heller ikke. Vi vil til stadighed være henvist til at samle fotoner samt kosmiske partikler, selv om disse faktisk ogs bliver registeret ved hjælp af fotoner i såkaldte Cherenkov-teleskoper (og måske gravitioner en skønne dag).
Fotomultiplikatoren har længe gjort det muligt at tælle fotoner enkeltvis. Det mest nøjagtige fotometri, der nogensinde er lavet med fotomultiplikatorer. Men det er rigtigt svært at tælle enkelte fotoner, specielt hvis man vil lave billeder. Fotomultiplikatoren kan kun tælle fotoner i et enkelt punkt. Den kan ikke lave billeder.

Den tekniske udvikling har gjort, at der fornyligt er kommet en ny spiller på banen i fotontællebranchen. Nemlig den elektronmultiplicerende CCD også kendt som EMCCDen. EMCCDen kombinerer et af de største gennembrud i optisk astronomi siden teleskopet, CCDen, med noget der minder om en fotomultiplikator. EMCCD kunne potentielt bringe astronomien tættere på enkeltfotontælling. Men den forstærkning der foregår i elektronmultiplikatoren er langt fra linær.

I specialtet udvikles to metoder til at tælle fotoner ved at estimere den rate hvormed fotonerne ankommer. Muligheden for at tælle enkelt fotoner kan potientiel bruges til at forbedre følsomheden af spektrografer og såkaldt "lucky imaging".