提高PMT光子计数系统探测灵敏度的方法

光电倍增管（PMT）光子计数是光子计数技术的一种,通过选择合适的低噪声光电倍增管,并对光电倍增管的光阴极和前几级倍增极进行致冷。以及合理地设计光电倍增管的高压偏置电路和设定后续甄别器的鉴别闽值,可以使PMT光子计数系统对弱光的探测灵敏度达到甚至优于10^-17W。文中阐述了PMT光子计数的原理及系统组成．并对提高系统探测灵敏度的技术环节进行了分析。     

PCT中PMT供电电路的设计与实现

光子计数技术（PCT）在现代检测技术已广泛应用,光子计数技术的核心器件是光电倍增管（PMT）.电倍增管的性能直接决定了光子计数系统的计数率.系统地介绍了PMT的供电电路设计、探讨了电容值和电阻值的决定因素等.实验结果表明：设计的电路性能稳定,PNT能输出高质量的信号.     

基于固态光电倍增管的放大电路及电源电路设计

固态光电倍增管（SSPM）作为一种新型的光电探测器件,具有广泛的应用。研究并设计了固态光电倍增管的外围电路、前置放大电路和电源电路。应用软件仿真验证了放大电路的可行性,优化了反馈电容参数,使电路性能达到最佳。为实现设计的小型化和简洁化,设计并制作了电源电路,实验结果表明,输出电压均值为30.4 V,满足设计要求。     

基于SPM的光子探测技术

光子探测技术是弱光探测领域的热点,介绍了SPM(硅光电倍增管阵列)探测器件的工作原理、基本结构、性能特点,为了验证SPM探测器的光子探测性能以及光子分辨能力,利用高速跨导放大器设计了SPM光子探测电路,并进行了光子探测实验研究。根据实验结果可以得出结论,SPM探测器具有较好的光子分辨特性。     

光生物学中超微弱光强及光谱的测量方法

随着光电倍增管及其附属测量电路的不断改进,使得光强测量的灵敏度不断提高.例如采用双光电倍增管的符合法电路已可能对单个光子进行计数.近十年来也发展了一种只用一只光电倍增管的单道脉冲幅度分析测量电路,这种电路比较适合于测量超微弱的生物发光,例如国外已对癌细胞、肝细胞的光辐射进行了测量,国内报导估计人体体表发光的频谱范围在3800埃～4200埃之间,其强度约相当于3×10~(-18)瓦.如此微弱的光强,如用人眼接收的话,大约每秒仅接收1.7个光子,人类的眼睛是不能够产生光感的.人眼对不同波长的光子的灵敏度阈值是不同的,例如波长为5100埃的光子,大约需要100个左右才能引起视觉感,若以实际到达并作用于视网膜敏感层的光子数来说,那么只需要5～14个光子就能产生光感,这样大小的光强约相当于3×10~(-17)瓦,若人体体表或生物细     

模拟与光子计数融合的激光雷达信号采集系统设计

为了扩展激光雷达的测量动态范围,设计了一种基于模拟与光子计数融合方法的信号采集系统。采用多级放大技术设计了用于模拟与光子计数融合方法的双通道前置放大器,并与通用数据采集卡和光子计数卡组成信号采集系统。利用激光雷达信号模拟源搭建了测试系统;通过测量坪特性和脉冲高度分布确定光电倍增管(PMT)的工作高压和鉴别电平;测试了模拟通道和光子计数通道的性能以及两个通道的可拼接性。实验结果表明,设计的信号采集系统性能优于LICEL公司的瞬态记录仪TR20-160;两个通道的信号具有较好的拼接性,通过两个信号的拼接提高了激光雷达信号采集系统的动态范围。     

一种大尺寸微通道板型光电倍增管

针对高能物理、核物理等国家大科学装置对核心探测器件的需求,研究不同于金属打拿极型倍增系统的大尺寸微通道板型光电倍增管。该光电倍增管最主要的特点是具有20 in（1 in=2.54 cm）的低本底玻壳和微通道板型倍增极结构,使用Sb-K-Cs阴极作为光电转换阴极,该阴极对350~450 nm波段光子的量子效率高,倍增极采用两片微通道板,在电压比较低的情况下可实现107的倍增能力,从而提高了光电倍增管的探测效率和单光子探测能力。与传统的金属打拿极型光电倍增管相比,20 in微通道板型光电倍增管是一种全新的产品结构,具有单光子峰谷比高、本底低、响应时间快、后脉冲比例小等特点。     

光子并合作用对激光雷达测量臭氧的影响分析

在激光雷达测量平流层下部臭氧时,我们发现光电倍增管接收到较低高度的强信号后,回波信号会产生光子并合现象。数据处理分析表明,光子并合现象对平流层下部臭氧测量的影响很大.为避免产生光子并合现象的产生,可以利用在接收光路上加装中性衰减片、提高光电倍增管开始工作的高度和降低光电倍增管增益等措施来分段测量,提高臭氧测量的精度.     

光电倍增管

美国Burle工业公司的85104型微道板光电倍增管具有很高的灵敏度、极高的红光响应率、大的阴极面积和突出的光子计数能力。这些特性使其非常适用于红光和近红外光谱的探测。这种光电倍增管采用一种半透明的砷化镓光电阴极,在370nm至850nm谱区内可提供大于20％的量子效率,在600nm波长处的峰值量子效率为30％。这样的响应率是在直径为18mm的光电     

基于光电倍增管的弱光检测电路设计

设计了一种基于光电倍增管的弱光检测电路。该电路由光电倍增管分压器回路和检测光电倍增管阳极电流输出的微弱电流检测电路组成。     

Vernier阳极探测器及其电子读出电路的设计

介绍基于一维游标阳极的紫外单光子计数成像探测系统及其信号预处理电路的原理,重点设计和制作了一维游标阳极探测器的前端电子读出电路,用以探测脉宽100~200 ms,电荷量为1~20 pc的脉冲。通过使用自己实验室搭建的单光子计数成像系统对电子读出电路进行了测试。测试结果表明,电子读出电路能够满足探测系统的成像要求,并在实验中利用电路对掩膜板成像,成功获得了灰度图像。     

基于SiC APD的日盲紫外单光子计数读出电路设计与应用

针对宽禁带半导体SiC APD紫外单光子探测器,本文提出了一种1×8线阵型单光子计数读出电路.根据光强条件并通过合适的时序控制,可选取固定门控或互补门控探测方式,实现宽动态范围紫外光子信号的探测计数.读出电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺制备,测试结果表明,读出电路具备单光子探测功能,性能与仿真分析预期结果吻合.最终,借助微动系统二维转台完成对日盲紫外单波长光子的探测与成像,实现对多个独立紫外光源的准确区分与目标定位.     

基于LTC3863的负电压电路设计

现代电子系统中不少电路需要负电压作为供电或控制,而传统使用变压器电路的方法具有体积大效率低的缺点。分析了负电压产生的原理,结合工程实际应用提出一种基于LTC3863的负电压电路设计方法,并对电路中主要器件参数进行分析和计算。仿真及试验结果验证表明,该电路具有转换效率高、体积小等特点,可以在各种嵌入式及手持终端设备中广泛使用。     

数字超声无损探伤系统中模拟电路的设计实现

在超声波无损探伤原理的基础上,介绍了A型数字超声探伤系统中模拟部分的设计与实现。模拟电路部分包括：激励超声波探头的宽带窄脉冲发射电路,隔离发射和接收的限幅电路,可控增益放大电路以及滤波等信号调理电路。在模拟电路的设计实现中,以STM32和FPGA为控制核心,实现对超声波发射和接收的控制。这些电路采用模块化的设计思想,功能强大、容易实现,具有广泛的应用价值。实验结果表明,这些电路性能良好,稳定可靠。     

SPAD阵列读出电路关键技术与发展趋势(特邀)

首先针对SPAD阵列读出电路的特点,将电路主要分成接口电路与信号处理电路两大部分,其次根据单光子雪崩光电探测器的阵列的不同应用场景,阐述了集成读出电路中核心电路模块设计的关键技术。分别从SPAD的接口电路设计、两种典型应用成像模式(光子计时、光子计数)中核心电路的设计方面,详细分析此类电路的关键技术以及国内外研究团队在此类电路的研究进展与存在的问题。最后根据目前国内外研究的进展情况,分析了SPAD阵列集成读出电路的发展趋势以及各类电路存在的设计重点与难点,为SPAD阵列读出电路的设计提供一些参考。     

An integrated CMOS time interval measurement system withsubnanosecond resolution for the WA-98 calorimeter

The time interval measurement system of the WA-98 calorimeter is presented. This system consists of a constant fraction discriminator (CFD), a variable delay circuit, a time-to-amplitude converter (TAC), and a Wilkinson analog-to-digital converter (ADC) all realized in a 1.2-μm N-well CMOS process. These circuits measured the time interval between a reference logic signal and a photomultiplier tube (PMT) signal that had amplitude variations of 100:1 and 10-ns rise and fall times. The system operated over the interval range from 2 ns to 200 ns with a resolution of ~±300 ps including all walk and jitter components. The variable delay circuit allowed the CFD output to be delayed by up to 1 μs with a jitter component of ~0.04% of the delay setting. These circuits operated with a 5-V power supply. Although this application was in nuclear physics instrumentation, these circuits could also be useful in other scientific measurements, medical imaging, automatic test equipment, ranging systems, and industrial electronics     

基于P型交指结构的星载微带电路小型化设计

现有星载微波系统中大量使用了各种形式的微带电路,但由于微带电路在低频率时尺寸较大,不利于星载产品小型化,因此提出了一种基于交指结构的微带电路小型化设计方法。该方法采用两个交指电容和高特征阻抗微带线构造的仔型结构替代原有微带结构,从而减小微带电路尺寸。对该方法进行分析并给出了设计理论,进行了仿真及实测验证,并成功应用到多种不同形式的微带电路中。最后给出了两个已验证的实例,一个基于FR4材料的2.4 GHz 功分器和一个基于RO4003C的1.4 GHz 耦合器。该设计方法可以在不改变电性能的基础上减少微带电路约40%的面积。     

IBM PC／XT外逸电子计数接口电路的设计与实现

外逸电子数目准确检测是智能型外逸电子传感器的关键所在。本文介绍一种ＩＢＭＰＣ／ＸＴ外逸电子计数接口电路的原理和设计方法，并给出了在中断方式下进行数据处理的硬件和软件框图。