[發明專利]時域調制時間相關單光子計數的裝置及系統

在審

• 申請號: 202010510362.0
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111707364A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 陜西時元新拓光電科技有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 舒夢來

本發明涉及時域調制時間相關單光子計數的裝置及系統，主要涉及一種瞬態光子測量技術領域，本申請單光子計數裝置包括：驅動電路、單光子探測器和計時電路，驅動電路、單光子探測器和計時電路依次電連接，單光子探測器與計時電路電連接，時域調制時間相關單光子計數通過時域調制單光子探測器及相應的時域調制驅動電路實現待測光子事件在時間上放大，以提高整個系統的時間測量精度。將待測光子事件在時間上放大，有效降低了探測器內部電子渡越時間彌散以及定時電路模塊定時精度誤差對單光子計數裝置定時精度的影響，提高了單光子計數裝置的測量精度。

技術領域

本發明涉及瞬態光子測量技術領域，主要涉及一種時域調制時間相關單光子計數的裝置及系統。

背景技術

時間相關單光子計數(Time correlated single photon counting，簡稱TCSPC)是一種光子到達時刻測量技術，由Bollinger、Bennett、Koechlin三人在1960年代為檢測被射線激發的閃爍體發光而建立的，后來人們把它應用到熒光壽命的測量，TCSPC系統的時間分辨率取決于探測器對單脈沖到達時間測量的準確度，測量準確度受探測器時間分辨和定時電路模塊的定時精度共同決定。

現有技術中，TCSPC系統主要由探測器和計時電路兩部分組成，其中計時電路的精度可以達到幾個皮秒，而探測器受內部電子渡越時間漲落限制，時間分辨一般在幾十皮秒以上。

但是，由于對探測精度的要求越來越高的問題，如何克服探測器內部電子渡越時間彌散以及定時電路模塊定時精度誤差對TCSPC系統定時精度的影響，以滿足更高時間分辨光子計數應用需求，是TCSPC技術發展亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有技術中的不足，提供一種時域調制時間相關單光子計數的裝置及系統，以解決現有技術中對探測精度的要求越來越高的問題，如何克服探測器內部電子渡越時間彌散以及定時電路模塊定時精度誤差對TCSPC系統定時精度的影響，以滿足更高時間分辨光子計數應用需求，是TCSPC技術發展亟待解決的問題。

為實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種時域調制時間相關單光子計數的裝置，單光子計數裝置包括：驅動電路、單光子探測器和計時電路，驅動電路、單光子探測器和計時電路依次電連接，單光子探測器與計時電路電連接；

驅動電路包括：鎖相環電路、射頻放大電路和變壓器，鎖相環電路、射頻放大電路和變壓器依次電連接；

單光子探測器包括：光陰極、第一柵極、第二柵極、漂移腔、電子倍增器和讀出陽極，光陰極、第一柵極和第二柵極依次設置在漂移腔的入射端，電子倍增器和讀出陽極依次設置在漂移腔的出射端；

計時電路包括：電子接收器和計時器，電子接收器和計時器電連接。

可選地，該電子倍增器為倍增電極或者微通道板像增強器。

可選地，該驅動電路還包括光導開關，光導開關與鎖相環電路電連接，用于接收激發信號。

可選地，該漂移腔為低磁導率金屬腔體外周纏饒有線圈。

可選地，該第一柵極上加載直流電壓。

可選地，該第二柵極上加載隨時間變化的交流電壓或者直流電壓。

可選地，該計時器為時間數字轉換器。

第二方面，本申請提供一種時域調制時間相關單光子計數的系統，系統包括激光器和第一方面任意一項的單光子計數裝置，激光器用于產生并輸出激光。

本發明的有益效果是：