一種光子探測裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光子探測裝置及其使用方法，尤其涉及一種用于弱光探測的光子探測裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，各種結(jié)構(gòu)和功能的光子探測儀器層出不窮，例如光電倍增管PMT (Photomultiplier Tube)和電荷親合元件 CCD (charge-coupled device)等。光電倍增管建立在光電子發(fā)射效應(yīng)、二次電子發(fā)射和電子光學(xué)理論基礎(chǔ)上，其可將微弱的入射光轉(zhuǎn)換成光電子。光電倍增管性能優(yōu)越，用于弱光探測已有70多年的發(fā)展歷史，廣泛應(yīng)用到光譜分析、遙感衛(wèi)星測量、高能物理、醫(yī)學(xué)影像診斷、環(huán)境監(jiān)測等多個領(lǐng)域。
[0003]電荷耦合元件CCD作為一種集成電路，CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，CCD是光子探測和視頻采集領(lǐng)域中重要的技術(shù)。
[0004]光電倍增管PMT和電荷耦合元件CCD等裝置探測光子過程中，都利用了光電子效應(yīng)。當入射光的波長在光子探測裝置的光譜敏感區(qū)域內(nèi)或附近時，我們可以靈敏地檢測出入射光；但是當入射光的波長與光子探測裝置的光譜敏感區(qū)域不一致時，我們測定的靈敏度將降低，甚至可能導(dǎo)致探測不到入射光。
[0005]提高光子探測裝置的靈敏度能增強其應(yīng)用范圍，尤其是對于弱光而言，高靈敏度的光子探測裝置的作用更加突出。但現(xiàn)有技術(shù)中，光子探測裝置僅用一個探頭(例如PMT、CCD等)作為探測元件，該探頭的光譜敏感區(qū)域已確定，而不同樣品發(fā)射光的波長不同；故僅有發(fā)射光波長與探頭光譜敏感區(qū)域相近的樣品才能有效地被檢測，對于發(fā)射光波長與探頭光譜敏感區(qū)域不一致的樣品，其檢測靈敏度較差。
[0006]由此，改進光子探測裝置的結(jié)構(gòu)以提高樣品測定的靈敏度成為我們關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種光子探測裝置，該光子探測裝置能提高樣品測定的靈敏度。
[0008]與此相應(yīng)，本發(fā)明還提供了上述能提高樣品測定靈敏度的光子探測裝置的使用方法。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種光子探測裝置，包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)有多個光譜敏感區(qū)域互不相同的探頭，多個所述探頭分布在所述轉(zhuǎn)盤的同一個圓周上。
[0010]本發(fā)明中，所述探頭為用于光信號測定的探頭。使用本發(fā)明的光子探測裝置時，待測樣品與多個所述探頭所在的圓周上任意一點位置相對。本發(fā)明光子探測裝置的轉(zhuǎn)盤可順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，隨著轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，我們可更換測定樣品的探頭，從而得到采用不同光譜敏感區(qū)域探頭測定樣品的結(jié)果；當其它測定條件相同時，樣品發(fā)光強度的大小主要由測定所用探頭決定，測定所用探頭的光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光波長越接近，檢測靈敏度越高，測得的樣品發(fā)光強度越大，據(jù)此我們可找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域。轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的探頭越多，越便于找出與樣品發(fā)射光子波長更接近的光譜敏感區(qū)域，在相同條件下以此光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光子波長接近的探頭測定樣品，測定靈敏度更高。
[0011]作為上述技術(shù)方案的改進，所述探頭為三個。當探頭為3個時，我們既可以找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域，也可便于制造光子探測裝置，并且節(jié)約成本。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進，所述探頭均勻分布在所述轉(zhuǎn)盤上。探頭均勻分布在轉(zhuǎn)盤上時，轉(zhuǎn)盤的穩(wěn)定性更好。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進，所述探頭為光電倍增管或電荷耦合元件。
[0014]作為上述技術(shù)方案的改進，所述光電倍增管包括密封容器、用來接收光子并產(chǎn)生光電子的光陰極、用來接收并倍增放大所述光電子的倍增系統(tǒng)、用來收集所述倍增系統(tǒng)倍增放大的光電子的陽極、用來給光陰極和倍增系統(tǒng)供電的供電極，所述光陰極、倍增系統(tǒng)和陽極設(shè)于所述密封容器內(nèi)，所述光陰極和所述倍增系統(tǒng)之間還設(shè)有聚焦電極。
[0015]本發(fā)明還提供了所述光子探測裝置的使用方法，所述方法包括以下步驟:(I)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，使多個探頭中的一個探頭轉(zhuǎn)至與待測樣品相對的位置，測定樣品發(fā)光強度；(2)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，更換樣品測定的探頭；(3)比較不同光譜敏感區(qū)域探頭測定樣品的結(jié)果，找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域；(4)用找出的光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光子波長相近的探頭進行樣品測定。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置多個探頭，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤以測定不同光譜敏感區(qū)域探頭工作時樣品的發(fā)光結(jié)果，由此找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域，再用光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光子波長相近的探頭測定樣品，可提高樣品測定的靈敏度。本發(fā)明的光子探測裝置尤其適用于弱光探測，例如生物光子探測。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述光子探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例1所述光電倍增管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，I為轉(zhuǎn)盤，20為第一探頭，21為第二探頭，22為第三探頭，3為光陰極，4為聚焦電極，5為倍增系統(tǒng)，6為陽極。
【具體實施方式】
[0020]為更好地說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點，下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，本發(fā)明實施例的一種光子探測裝置，其包括轉(zhuǎn)盤1，轉(zhuǎn)盤I上設(shè)有三個探頭，三個探頭分別為第一探頭20、第二探頭21、第三探頭22，三個探頭的光譜敏感區(qū)域互不相同，第一探頭20、第二探頭21和第三探頭22分布在轉(zhuǎn)盤I的同一個圓周上。
[0023]使用時，待測樣品與三個探頭所在的圓周上任意一點位置相對。轉(zhuǎn)盤I以O(shè)為圓心，可順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)。測定樣品時，將第一探頭20、第二探頭21或第三探頭22旋轉(zhuǎn)至與待測樣品相對的位置，用于樣品發(fā)光強度測定；通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤I可更換測定樣品的探頭，找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域。當然，轉(zhuǎn)盤I上設(shè)置的探頭可以為多個但不限于三個，例如探頭可以為2個或4個等，并且轉(zhuǎn)盤I上設(shè)置的探頭越多，越便于找出與樣品發(fā)射光子波長更接近的光譜敏感區(qū)域，但為方便制造光子探測裝置，且綜合考慮到實際過程中的成本問題，我們優(yōu)選在轉(zhuǎn)盤I上設(shè)置三個探頭。
[0024]為了轉(zhuǎn)盤I的穩(wěn)定性更好，第一探頭20、第二探頭21和第三探頭22均勻分布在轉(zhuǎn)盤I上。
[0025]優(yōu)選地，第一探頭20、第二探頭21和第三探頭22均為光電倍增管，且所述光電倍增管的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其包括密封容器、用來接收光子并產(chǎn)生光電子的光陰極3、用來接收并倍增放大所述光電子的倍增系統(tǒng)5、用來收集倍增系統(tǒng)5倍增放大的光電子的陽極6、用來給光陰極3和倍增系統(tǒng)5供電的供電極，光陰極3、倍增系統(tǒng)5和陽極6設(shè)于密封容器內(nèi)，光陰極3和倍增系統(tǒng)5之間還設(shè)有聚焦電極4。需指出的是，光電倍增除上述結(jié)構(gòu)外，還可采用現(xiàn)有技術(shù)中的其他結(jié)構(gòu)，例如:采用冷卻設(shè)備使光電倍增管降溫，以降低背景信號。
[0026]上述光子探測裝置的使用方法為:(I)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，使多個探頭中的一個探頭轉(zhuǎn)至與待測樣品相對的位置，測定樣品發(fā)光強度；(2)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，更換樣品測定的探頭；(3)比較不同光譜敏感區(qū)域探頭測定樣品的結(jié)果，找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域；(4)用光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光子波長相近的探頭進行樣品測定。
[0027]實施例2
[0028]本發(fā)明實施例的一種光子探測裝置，本實施例光子探測裝置與實施例1的區(qū)別僅在于:轉(zhuǎn)盤I上設(shè)置的探頭為電荷耦合元件(電荷耦合元件的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù))；本實施例光子探測裝置的其他結(jié)構(gòu)及使用方法均同實施例1。
[0029]最后所應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種光子探測裝置，其特征在于:包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)有多個光譜敏感區(qū)域互不相同的探頭，多個所述探頭分布在所述轉(zhuǎn)盤的同一個圓周上。
2.如權(quán)利要求1所述的光子探測裝置，其特征在于:所述探頭為三個。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光子探測裝置，其特征在于:所述探頭均勻分布在所述轉(zhuǎn)盤上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光子探測裝置，其特征在于:所述探頭為光電倍增管或電荷親合元件。
5.如權(quán)利要求4所述的光子探測裝置，其特征在于:所述光電倍增管包括密封容器、用來接收光子并產(chǎn)生光電子的光陰極、用來接收并倍增放大所述光電子的倍增系統(tǒng)、用來收集所述倍增系統(tǒng)倍增放大的光電子的陽極、用來給光陰極和倍增系統(tǒng)供電的供電極，所述光陰極、倍增系統(tǒng)和陽極設(shè)于所述密封容器內(nèi)，所述光陰極和所述倍增系統(tǒng)之間還設(shè)有聚焦電極。
6.一種如權(quán)利要求1所述光子探測裝置的使用方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:(1)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，使多個探頭中的一個探頭轉(zhuǎn)至與待測樣品相對的位置，測定樣品發(fā)光強度；(2)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，更換樣品測定的探頭；(3)比較不同光譜敏感區(qū)域探頭測定樣品的結(jié)果，找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域；(4)用光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光子波長相近的探頭進行樣品測定。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光子探測裝置及其使用方法。本發(fā)明的光子探測裝置包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)有多個光譜敏感區(qū)域互不相同的探頭，多個所述探頭分布在所述轉(zhuǎn)盤的同一個圓周上。本發(fā)明通過在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置多個探頭，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤以測定不同光譜敏感區(qū)域探頭工作時樣品的發(fā)光結(jié)果，由此找出與樣品發(fā)射光子波長相近的光譜敏感區(qū)域，再用光譜敏感區(qū)域與樣品發(fā)射光子波長相近的探頭測定樣品，可提高樣品測定的靈敏度。
【IPC分類】G01J11-00
【公開號】CN104614084
【申請?zhí)枴緾N201510028809
【發(fā)明人】顧樵
【申請人】顧樵, 廣州市格威奇生物科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月20日