專利名稱：用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及單光子計(jì)數(shù)儀，具體涉及用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路。
背景技術(shù)：
各類激素、藥物、維生素、腫瘤及感染相關(guān)物質(zhì)的測定已成為各醫(yī)院常規(guī)檢驗(yàn)工作之一。但以往采用的放射免疫檢測技術(shù)存在半衰期短，不利于儲(chǔ)存，易對(duì)操作人員及環(huán)境造成危害，檢測靈敏度不足等問題。20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了一種以化學(xué)發(fā)光為代表的光生物學(xué)標(biāo)記及檢測技術(shù)，不僅具有簡便、快速、安全的特點(diǎn)，而且具有更高的靈敏度，因而被迅速應(yīng)用于臨床診斷等方面。
單光子計(jì)數(shù)儀就是與相應(yīng)的檢測試劑配套，用化學(xué)發(fā)光法進(jìn)行檢測的設(shè)備。它用單光子計(jì)數(shù)的方法對(duì)處理后的樣本所發(fā)出的極微弱的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行定量檢測。
與以往采用的放射免疫檢測技術(shù)相比，單光子計(jì)數(shù)儀用于醫(yī)院對(duì)各類激素、藥物、維生素、腫瘤及感染相關(guān)物質(zhì)的測定，具有更高的靈敏度，更加簡便、快速和安全的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)有技術(shù)的用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路一般包括4個(gè)部分1、光電檢測器，一般裝在一個(gè)避光、有電磁屏蔽作用的殼體中；2、前置放大器，用于對(duì)光電檢測器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大；3、電壓比較器，用于去除放大器輸出的噪聲信號(hào)并把超過一定閾值的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；4、計(jì)數(shù)器，按照一定的時(shí)間間隔對(duì)電壓比較器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值。
被檢樣品的每一個(gè)光子的產(chǎn)生都可以看成是互相獨(dú)立的隨機(jī)事件。以光電倍增管作為光電檢測器，在被檢樣品發(fā)光強(qiáng)度非常微弱的時(shí)候，每個(gè)事件都會(huì)引起光電倍增管輸出一個(gè)電信號(hào)，使電壓比較器相應(yīng)輸出一個(gè)脈沖。隨著發(fā)光強(qiáng)度的增大，一定時(shí)間內(nèi)的發(fā)光事件數(shù)量隨之增大，所以數(shù)出一定時(shí)間內(nèi)電壓比較器輸出的脈沖數(shù)目就可以知道被檢樣品的發(fā)光強(qiáng)度。
由于每個(gè)發(fā)光事件的隨機(jī)性，光電檢測器輸出的電信號(hào)時(shí)間分布并不均勻，其中時(shí)間間隔過近的事件，其產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)融合起來，在電壓比較器輸出端形成一個(gè)較寬的脈沖。顯然，隨著被檢樣品發(fā)光強(qiáng)度的增大，電壓比較器輸出的脈沖會(huì)愈來愈密，互相融合的也愈來愈多，從而使單位時(shí)間脈沖計(jì)數(shù)值的增加愈來愈緩慢；發(fā)光強(qiáng)度超過一定值后，輸出的計(jì)數(shù)值反而會(huì)減小直至呈“0”輸出，即輸出呈現(xiàn)“飽和”。顯然此時(shí)的計(jì)數(shù)輸出值無法用于正確判斷被檢樣品的發(fā)光強(qiáng)度。飽和現(xiàn)象限制了該技術(shù)的適用范圍。
根據(jù)本發(fā)明的用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路，克服了上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路，在被測樣品發(fā)光強(qiáng)度偏大，計(jì)數(shù)輸出呈現(xiàn)飽和時(shí)能保證準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸出，避免誤判。
根據(jù)本發(fā)明的用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路包括光電檢測器，用于接收光子并輸出一個(gè)電信號(hào)；前置放大器，用于放大所述光電檢測器輸出的所述電信號(hào)；電壓比較器，用于去除所述前置放大器輸出的噪聲信號(hào)并把達(dá)到一定閾值以上的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；及計(jì)數(shù)器，用于按照一定的時(shí)間間隔對(duì)所述電壓比較器輸出的所述電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值，其特征在于，所述光電檢測電路還包括低通濾波器，用于對(duì)所述前置放大器輸出的所述電信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以便輸出一個(gè)直流信號(hào)；及直流放大器，用于對(duì)所述低通濾波器輸出的所述直流信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出一個(gè)電流平均值。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，其中所述光檢測器是一個(gè)光電倍增管。
電流平均值檢測技術(shù)成熟，電路簡單，成本增加很少，而性能擴(kuò)展很多。


結(jié)合附圖和下面實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的目的和內(nèi)容會(huì)體現(xiàn)的更清楚，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的光電檢測電路的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該光電檢測電路中，光電倍增管1由真空罩中的光陰極K、一系列打拿極D1...Dn和一個(gè)陽極P構(gòu)成。當(dāng)光子打到光陰極K上時(shí)，由于光電效應(yīng)，光陰極K發(fā)出電子，這些電子由另外的一系列打拿極D1...Dn加速，在每個(gè)打拿極上產(chǎn)生更多的電子。根據(jù)加速電壓的大小和打拿極的數(shù)量，這種級(jí)聯(lián)效應(yīng)可以使撞擊第一陰極的光子產(chǎn)生出105到107個(gè)電子。最后，在陽極上輸出一個(gè)放大的電信號(hào)用于測量。光電光倍增管1的陽極P與前置放大器2相連。前置放大器2用于放大電光倍增管1輸出的所述電信號(hào)。前置放大器2的輸出端與電壓比較器3相連。電壓比較器3去除所述前置放大器輸出信號(hào)中的噪聲，然后，把達(dá)到一定閥值的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。電壓比較器3的輸出端連接到計(jì)數(shù)器4。計(jì)數(shù)器4按照一定的時(shí)間間隔對(duì)所述電壓比較器輸出的所述電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值。
由于每個(gè)發(fā)光事件的隨機(jī)性，光電倍增管1輸出的電信號(hào)時(shí)間分布并不均勻，其中時(shí)間間隔過近的事件，其產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)融合起來，在電壓比較器3輸出端形成一個(gè)較寬的脈沖。顯然，隨著被檢樣品發(fā)光強(qiáng)度的增大，電壓比較器3輸出的脈沖會(huì)愈來愈密，互相融合的也愈來愈多，從而使單位時(shí)間脈沖計(jì)數(shù)值的增加愈來愈緩慢；發(fā)光強(qiáng)度超過一定值后，輸出的計(jì)數(shù)值反而會(huì)減小直至呈“0”輸出，即輸出呈現(xiàn)“飽和”。顯然此時(shí)的計(jì)數(shù)輸出值無法用于正確判斷被檢樣品的發(fā)光強(qiáng)度。
為了解決所述問題，要對(duì)光電倍增管陽極光電流輸出平均值進(jìn)行檢測。
在圖1所示實(shí)施例中，前置放大器2的輸出端還連接到低通濾波器5。低通濾波器5對(duì)所述前置放大器2輸出的所述電信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以便輸出一個(gè)直流信號(hào)。所述直流信號(hào)被輸入到直流放大器6。直流放大器6對(duì)輸入的所述直流信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出一個(gè)電流平均值。根據(jù)本實(shí)施例，在受檢光強(qiáng)度增加至單光子計(jì)數(shù)儀呈現(xiàn)飽和之前，已能有效檢出光電倍增管的陽極光電流直流平均值；隨著受檢光強(qiáng)度增加，陽極光電流值亦相應(yīng)線性增加。恰可用來彌補(bǔ)單光子計(jì)數(shù)法在此范圍的不足。
以上描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了電路方框圖。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員知道，也可以用具有類似功能的電路或器件代替本說明書及附圖中所描述的電路或器件，例如，可以用光電二極管或電荷耦合器件(CCD)代替光電倍增管作為光電檢測器。此外，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的基本思想做出不同的變型，而不受所公開的實(shí)施例的限制，這些變型都沒有超出本發(fā)明的權(quán)利要求書請(qǐng)求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路，包括光電檢測器，用于接收光子并輸出一個(gè)電信號(hào)；前置放大器，用于放大所述光電檢測器輸出的所述電信號(hào)；電壓比較器，用于切除所述前置放大器輸出的噪聲信號(hào)并把達(dá)到一定閾值以上的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；及計(jì)數(shù)器，用于按照一定的時(shí)間間隔對(duì)所述電壓比較器輸出的所述電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值，其特征在于，所述光電檢測電路還包括低通濾波器，用于對(duì)所述前置放大器輸出的所述電信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以便輸出一個(gè)直流信號(hào)；及直流放大器，用于對(duì)所述低通濾波器輸出的所述直流信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出一個(gè)電流平均值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光電檢測電路，其中所述光檢測器是光電倍增管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光電檢測電路，其中所述光檢測器是光電二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光電檢測電路，其中所述光檢測器是電荷耦合器件。
專利摘要公開一種用于單光子計(jì)數(shù)儀的光電檢測電路，包括光檢測器，用于接收光子并輸出一個(gè)電信號(hào)；前置放大器，用于放大所述光檢測器輸出的所述電信號(hào)；電壓比較器，用于切除所述前置放大器輸出的噪聲信號(hào)并把達(dá)到一定程度以上的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；及計(jì)數(shù)器，用于按照一定的時(shí)間間隔對(duì)所述電壓比較器輸出的所述電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值，其特征在于，所述光電檢測電路還包括低通濾波器，用于對(duì)所述前置放大器輸出的所述電信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以便輸出一個(gè)直流信號(hào)；及直流放大器，用于對(duì)所述低通濾波器輸出的所述直流信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出一個(gè)電流平均值。
文檔編號(hào)G01T1/00GK2793721SQ200420121890
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者于晉生, 蘭江, 吳曉東 申請(qǐng)人:北京源德生物醫(yī)學(xué)工程有限公司