[實用新型]一種多光子計數系統

有效

• 申請號: 201620977777.8
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN206132233U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 邢曉曼;戴亞康
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本實用新型涉及多光子檢測領域，具體涉及一種多光子計數系統。

背景技術

基于光電倍增管(SiPM)的多光子檢測技術可以應用于多個領域，常規的多光子檢測方法都是需要采用超高采樣率(如1GSps)的數據采集卡才能夠實現多光子采集與計數，如NI的PXIE-5160。該方案雖然可行且方便，但是由于目前采樣率達到1GSps以上采樣率的采集卡成本在幾萬元甚至更高，所以成本非常高昂。

實用新型內容

因此，本實用新型實施例要解決的技術問題在于現有技術中的需要采用超高采樣率的數據采集卡才能夠實現多光子計數。

為此，本實用新型實施例的一種多光子計數系統，包括：多個比較器，每個比較器的第一輸入端均與光電倍增管的輸出端連接，第二輸入端均接參考電壓，輸出端均與一個二進制計數器的輸入端連接，用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的參考電壓相等時輸出信號；多個二進制計數器，多個二進制計數器的輸入端一一對應地與多個比較器的輸出端連接，多個二進制計數器的輸出端均與處理器的輸入端連接，二進制計數器用于在與其相連的比較器有輸出時進行計數并輸出計數值；處理器，用于根據二進制計數器輸出的計數值進行計算后獲得光電倍增管捕捉到的光子數目。

優選地，所述多個比較器的個數為至少四個，其中第一比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第一參考電壓相等時產生第一信號并輸出，所述第一參考電壓依據光電倍增管捕捉到一個光子時輸出的電壓設定；第二比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第二參考電壓相等時產生第二信號并輸出，所述第二參考電壓依據光電倍增管捕捉到兩個光子時輸出的電壓設定；第三比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第三參考電壓相等時產生第三信號并輸出，所述第三參考電壓依據光電倍增管捕捉到三個光子時輸出的電壓設定；第四比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第四參考電壓相等時產生第四信號并輸出，所述第四參考電壓依據光電倍增管捕捉到四個光子時輸出的電壓設定。優選地，所述比較器為帶鎖存功能的超高速比較器。

優選地，所述比較器為帶鎖存功能的超高速比較器。

優選地，所述處理器為低采樣率的數據采集裝置。

優選地，還包括：放大器，其輸入端與光電倍增管的輸出端連接，其輸出端分別與每個比較器的第一輸入端連接，用于將光電倍增管的輸出信號進行放大并輸出。

本實用新型實施例的技術方案，具有如下優點：

1.本實用新型實施例提供的多光子計數系統，通過設置比較器，將比較器的參考電壓設置成與光電倍增管捕捉到多個光子時輸出的電壓相對應，從而能夠清楚地計數出光電倍增管一次捕捉到的光子數目，實現多光子計數。并且由于計數是根據不同參考電壓的比較器是否有輸出值來確定的，無需采用超高采樣率的數據采集卡來對光電倍增管輸出電壓值進行采樣，而比較器的價格要遠遠低于超高采樣率的數據采集卡，從而大大降低了多光子計數系統的成本。

2.采用多個比較器和多個計數器一一對應連接，相對于采用一個多級比較器與一個多輸入的計數器連接的方式而言，對計數器的要求比較低，只需要計數器在接收到信號時產生計數，根據比較器輸出的信號順序及計數器的變化類判斷入射光子的變化，而不用根據比較器的值來確定(采用一個多級比較器與一個多輸入的計數器連接需要根據多級比較器的輸出電壓值來確定入射光子變化)，簡化了處理邏輯，大大降低了比較器和計數器的設計難度以及成本。

3.本實用新型實施例提供的多光子計數方法及裝置，通過判斷多個比較器中有信號輸出的比較器產生輸出信號的先后順序是否是正常順序，可以在計算新捕捉到多光子的數目時，消除之前脈沖響應拖尾的影響，從而提高了多光子計數的精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式中的技術方案，下面將對具體實施方式描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例1中多光子計數系統的一個具體示例的原理框圖；

圖2為本實用新型實施例1中多光子計數系統的另一個具體示例的原理框圖；

圖3為本實用新型實施例2中疊加現象的光電倍增管輸出信號的示意圖。

具體實施方式