[實用新型]高度線性的單光子計數器

無效

• 申請號: 00204948.1
• 申請日: 2000-03-06
• 公開（公告）號: CN2409559Y
• 公開（公告）日: 2000-12-06
• 發明（設計）人: 孫豫松;楊曉林
• 申請（專利權）人: 北京醫海引航生物技術有限公司
• 主分類號: G06M1/272
• 分類號: G06M1/272
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種單光子計數器，尤其是一種在其可測范圍內光通量輸入與計數輸出值呈高度線性關系的單光子計數器。

在現代微弱光和超微弱光探測設備中，單光子計數器是被廣泛采用的前端探測部件之一。單光子計數器是由光電倍增管、高壓電路、前置放大器、幅度鑒別器、分頻器和計數器等部分組成。光電倍增管作為光電轉換部件，將入射的光子轉化成為極窄的電脈沖，這些電脈沖經前置放大器放大后，送入幅度鑒別器進行幅度鑒別，經過幅度鑒別后的脈沖已經是數字脈沖。數字脈沖經分頻器分頻后，送入計數器進行計數，在單位時間內的計數值代表了此時間間隔內輸入的光子數，即代表了光通量的大小。高壓電路為光電倍增管提供能量，并在光電倍增管內各個電極間建立適當的電場。上述這些單光子計數器的部件必須滿足一定的動態特性指標和靜態特性指標并協調工作，單光子計數器才能獲得較好的性能。但目前普遍使用的單光子計數器在性能上存在著許多不足：探測靈敏度高的單光子計數器線性范圍不寬，在光通量較大時由于電脈沖的重疊而使輸出曲線變得平緩；在光通量較大時仍能保持較好線性的單光子計數器在光通量很小時卻不能保持較好的線性，探測靈敏度不高。其主要原因，一是它們所采用的前置放大器帶寬較小，輸出電壓變化率較低，經前置放大器放大后的脈沖發生了展寬、重疊現象；二是它們所采用的幅度鑒別器的傳輸延遲時間較長，因而有脈沖丟失現象；三是它們所采用的計數器的最高計數率較低，由于計數器的頻率上限限制而使單光子計數器的線性范圍減小。

本實用新型的目的是針對現有單光子計數器的不足提供一種高度線性的單光子計數器，它探測靈敏度較高，且在其可測范圍內光通量輸入與計數輸出值呈高度線性關系。

本實用新型的目的是這樣實現的：它所采用的前置放大器、幅度鑒別器和計數器等組成部分具有良好的動態特性并且相互之間匹配良好、協調工作。

本實用新型所采用的前置放大器的帶寬達800兆赫茲以上，輸出電壓變化率達1000伏/微秒以上。由于前置放大器的響應速度極快，光電倍增管輸出的極窄的電脈沖經前置放大器放大后，不會發生脈沖展寬、重疊現象。

本實用新型采用的幅度鑒別器的傳輸延遲時間小于2毫微秒，因而消除了幅度鑒別器在電脈沖頻率很高時的脈沖丟失現象。

本實用新型采用的計數器的最高計數率達80兆赫茲以上，因此，幅度鑒別器輸出的數字脈沖經分頻器分頻后送入計數器進行計數時，不會因計數器的頻率上限限制而使單光子計數器的線性范圍減小。

由于具有在其可測范圍內，光通量輸入與計數輸出值呈高度線性關系的優點，本實用新型可廣泛應用于各種對線性范圍要求較高的化學增敏發光儀或其它微弱光、超微弱光探測儀中。

附圖為實施例中的前置放大器、幅度鑒別器、分頻器和計數器的具體電路圖，用于說明本實用新型，但本實用新型并不僅限于該實施例。

附圖中集成電路IC1采用SP952，作前置放大器，其帶寬為1000兆赫茲，輸出電壓變化率最高為1500伏/微秒。IC2采用MA9690，作幅度鑒別器，其傳輸延遲時間為1.3毫微秒。IC3采用ECL集成電路SP8660，作分頻器。計數器COUNTER采用CNT80，其最高計數率為80兆赫茲。

由光電倍增管輸出的電脈沖輸入到IC1的第11腳，經IC1放大后，由IC1的第4腳輸出。放大后的電脈沖耦合到IC2的第2腳，經IC2進行幅度鑒別后，由IC2的第5腳輸出數字脈沖。此數字脈沖送入IC3的第1腳進行10分頻，分頻后的脈沖由IC3的第4腳輸出，送入COUNTER的第1腳進行計數，計數結果由COUNTER的第9、10、11、12腳以BCD碼的方式輸出，COUNTER的第3、4腳分別是其控制、清零端。