[實用新型]一種光子注入型弱光檢測裝置

有效

• 申請號: 201920346007.7
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN209706954U
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 馮旭東;趙振英
• 申請（專利權）人: 譜訴光電科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 11369 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 韓飛<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本實用新型提供一種光子注入型弱光檢測裝置，包括補償光源、光電傳感器、光開關和電控組件；所述補償光源、光電傳感器和光開關與所述電控組件電性連接；其中，所述補償光源發出初級光子，初級光子轉變成補償光子后射入所述光電傳感器，待測光經過光處理后進入所述光電傳感器，所述光開關容許或阻擋待測光進入所述光電傳感器。該裝置用來消除傳感器光電轉換過程中損耗的光生電荷對測量結果的影響，即等效地降低光電傳感器的檢測限、提高探測器對弱光和極弱光的檢測能力、解決接近傳感器原檢測限附近范圍的弱光量化比例失真的問題。

技術領域

本實用新型涉及弱光檢測領域，尤其涉及一種光子注入型弱光檢測裝置。

背景技術

光譜檢測是眾多分析儀器與醫療檢測儀器的基礎和關鍵技術之一，從環境水質、食品安全監測，到石油化工、醫藥生產測控，再到體液、血液、蛋白質、基因組乃至細胞分析，有上千項檢測基于光譜法，其中有很多涉及到弱光或極弱光的檢測；此外，人們日常使用的一些電子設備也有不少涉及到弱光檢測，例如手機和照相機在夜色下的拍照功能，這些檢測最終都需要通過光傳感器將光信號轉化為電信號來供儀器進行定性或定量分析。

常用的光傳感有光伏探測器、光電導探測器、熱電堆探測器、光電二極管、光電二極管陣列、CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器、NMOS圖像傳感器、以及InGaAs圖像傳感器，其對弱光探測的能力主要取決于檢測限和靈敏度這兩個參數，由于在光電轉換的過程中不可避免地會丟失一些光生電荷，因此檢測限在數值上大于靈敏度的取值，例如一個光傳感器對光能量的檢測限為50nJ、靈敏度為1nJ表明在單位時間內光能低于50nJ時傳感器無法正常檢測、單位時間內光能量大于50nJ時每變化1nJ時傳感器都能給出差異化的響應。由于在光電轉換的過程中不可避免地會丟失一些光生電荷，即傳感器的檢測限在數值上大于靈敏度的取值，因而傳感器無法檢測低于檢測限的弱光信號，同時當一部分光能低于檢測限、另一部分光能高于檢測限時會出現輸出信號比例失真的情況，例如在夜晚或黃昏的時候人眼能看清的弱光環境，用手機或照相機拍攝出來的照片除了較亮的幾個地方外其余相對暗一些的地方被拍成一團漆黑。

實用新型內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種光子注入型弱光檢測裝置，每次檢測的過程中通過補償光源主動將一定量的光子注入光電傳感器，并將補償光子的總能量調節到光電傳感器的檢測限以上，采集光電傳感器的輸出信號減去補償光信號來還原真實的測量信號，以此來消除傳感器光電轉換過程中損耗的光生電荷對測量結果的影響。

本實用新型提供一種光子注入型弱光檢測裝置，包括補償光源、光電傳感器、光開關和電控組件；所述補償光源、光電傳感器和光開關與所述電控組件電性連接；其中，

所述補償光源發出初級光子，初級光子轉變成補償光子后射入所述光電傳感器，

待測光經過光處理后進入所述光電傳感器，所述光開關容許或阻擋待測光進入所述光電傳感器。

優選地，初級光子通過混光衰減組件變成補償光子，所述補償光源連接所述混光衰減組件，所述補償光源發出初級光子進入所述混光衰減組件，所述混光衰減組件將初級光子轉變為沿其截面均勻分布的補償光子，初級光子的數量大于補償光子的數量，補償光子的總能量大于所述光電傳感器的檢測限。

優選地，所述混光衰減組件為由若干個導光板組成的中空結構，所述導光板包括緊貼其局部表面的漫反射層，初級光子進入所述混光衰減組件經漫反射層的多次反射后形成均勻分布的散射光，所述混光衰減組件中的部分散射光作為補償光子射向所述光電傳感器。

優選地，所述混光衰減組件包括若干個透光區域，初級光子從所述混光衰減組件的一側透光區域進入，補償光子從所述混光衰減組件的另一側透光區域射向所述光電傳感器，進入所述混光衰減組件中的補償光子與從其射出的補償光強的數量成線性關系。