一種準實時光電倍增管扣背景裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及信號測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種準實時光電倍增管扣背景裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光電倍增管(PMT)是一種靈敏度極高的光電轉(zhuǎn)換器件，且有較高的頻率響應(yīng)，常用來實現(xiàn)微弱光信號的探測，應(yīng)用于光譜分析、遙感衛(wèi)星測量、高能物理、醫(yī)學影像診斷、環(huán)境監(jiān)測、天文研究等領(lǐng)域。
[0003]光電倍增管具有105~108的電流增益，其陰極噪聲對測量有較大影響，所以人們用常閉模式減少PMT的噪聲，同時還可以減少PMT的前歷效應(yīng)。
[0004]實際檢測中，由于背景光變化對信號光的影響，會給測量造成較大誤差。因此，考慮設(shè)計一種具有扣背景功能的門控電路，利用該電路實現(xiàn)兩次采樣:一次采樣信號光與背景光的疊加，一次僅僅采樣背景光，再利用差分的方式扣除背景光對信號的影響，從而達到提尚測量準確性的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供結(jié)構(gòu)簡單，且能夠有效提高測量準確性的一種準實時光電倍增管扣背景裝置。
[0006]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種準實時光電倍增管扣背景裝置，包括有能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為光電信號的光電倍增管，光電倍增管的管座與雙脈沖觸發(fā)電路信號連接，光電倍增管的管座還與用于接收光電信號的數(shù)據(jù)采集卡信號連接，雙脈沖觸發(fā)電路與用于向樣品池內(nèi)的樣品發(fā)射激光使樣品發(fā)出熒光的激光器信號連接，雙脈沖觸發(fā)電路還與數(shù)據(jù)采集卡信號連接。
[0008]為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括:
[0009]上述的雙脈沖觸發(fā)電路包括兩路脈沖產(chǎn)生電路:
[0010]一路:信號輸入端經(jīng)U11A、UllB與所述數(shù)據(jù)采集卡信號連接；
[0011]另一路:信號輸入端經(jīng)Ul 1C、UllD后與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12A的第2引腳信號連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12A的第13引腳與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13A的第2引腳信號連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12A的第4引腳與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13B的第10引腳信號連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13A的第13引腳和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13B的第5引腳分別與U14A的第2引腳和第3引腳對應(yīng)連接，U14A的第I引腳經(jīng)UllE的第10引腳輸出，輸入到U15三態(tài)收發(fā)器的第2~9引腳后，從U15的第11-18引腳輸出與所述光電倍增管信號連接。
[0012]上述的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的型號為74LS221。
[0013]上述的三態(tài)收發(fā)器的型號為74LS245。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種準實時光電倍增管扣背景裝置利用雙脈沖觸發(fā)電路產(chǎn)生兩個門控脈沖，第一個門控脈沖使光電倍增管接收熒光和背景光，轉(zhuǎn)換為光電信號后由數(shù)據(jù)采集卡進行采集，第二個門控脈沖使光電倍增管接收背景光，轉(zhuǎn)換為光電信號后由數(shù)據(jù)采集卡進行采集，數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)第一次得到的疊加了背景光的熒光信號以及第二次得到的背景光信號，處理后得到扣除了背景光的熒光信號而完成測量；本實用新型能夠有效去除背景光對熒光信號的影響，從而大大提高測量的準確性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0016]圖2是圖1中的雙脈沖觸發(fā)電路圖；
[0017]圖3是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS221的功能圖表；
[0018]圖4是三態(tài)收發(fā)器74LS245的功能圖表；
[0019]圖5是光電倍增管門控脈沖時序圖；
[0020]圖6是光電倍增管扣背景裝置的脈沖時序圖；
[0021]圖7是本實用新型在不同天氣情況下信號采集對比圖；
[0022]圖8是采用濾光片循環(huán)采集方法得到的歸一化熒光強度圖；
[0023]圖9是采用本實用新型采集得到的歸一化熒光強度圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0025]如圖1和圖2所示為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0026]其中的附圖標記為:光電倍增管1、雙脈沖觸發(fā)電路2、數(shù)據(jù)采集卡3、樣品池4、激光器5ο
[0027]本實用新型一種準實時光電倍增管扣背景裝置，包括有能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為光電信號的光電倍增管1，光電倍增管I的管座與雙脈沖觸發(fā)電路2信號連接，光電倍增管I的管座還與用于接收光電信號的數(shù)據(jù)采集卡3信號連接，雙脈沖觸發(fā)電路2與用于向樣品池4內(nèi)的樣品發(fā)射激光使樣品發(fā)出熒光的激光器5信號連接，雙脈沖觸發(fā)電路2還與數(shù)據(jù)采集卡3信號連接。
[0028]實施例中，雙脈沖觸發(fā)電路包括兩路脈沖產(chǎn)生電路:
[0029]一路:信號輸入端經(jīng)Ul 1Α、UllB與所述數(shù)據(jù)采集卡3信號連接；
[0030]另一路:信號輸入端經(jīng)U11C、UllD后與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12A的第2引腳信號連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12A的第13引腳與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13A的第2引腳信號連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12A的第4引腳與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13B的第10引腳信號連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13A的第13引腳和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U13B的第5引腳分別與U14A的第2引腳和第3引腳對應(yīng)連接，U14A的第I引腳經(jīng)UllE的第10引腳輸出，輸入到U15三態(tài)收發(fā)器的第2~9引腳后，從U15的第11-18引腳輸出與所述光電倍增管I信號連接。
[0031]實施例中，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的型號為74LS221。
[0032]實施例中，三態(tài)收發(fā)器的型號為74LS245。
[0033]上述的準實時光電倍增管扣背景裝置的實現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0034]步驟一:啟動激光器，激光器發(fā)出Q開關(guān)同步信號觸發(fā)雙脈沖觸發(fā)電路發(fā)出脈沖信號，雙脈沖觸發(fā)電路發(fā)出兩路脈沖，一路觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡工作，另一路觸發(fā)光電倍增管工作；
[0035]步驟二:雙脈沖觸發(fā)電路發(fā)出第一個門控脈沖使光電倍增管在激光到來前打開，激光器出發(fā)激光照射樣品池內(nèi)的樣品產(chǎn)生熒光，光電倍增管接收熒光和背景光，并轉(zhuǎn)換為光電信號后輸出至數(shù)據(jù)采集卡，同時雙脈沖觸發(fā)電路發(fā)出的第一個門控脈沖觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡接收疊加了背景光的熒光信號；
[0036]步驟三:雙脈沖觸發(fā)電路發(fā)出第二個門控脈沖使光電倍增管工作，這時激光消失，光電倍增管接收背景光，并轉(zhuǎn)換為光電信號后輸出至數(shù)據(jù)采集卡，同時雙脈沖觸發(fā)電路發(fā)出的第二個門控脈沖觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡接收背景光信號；
[0037]步驟四:將步驟二得到的疊加了背景光的熒光信號扣除步驟三中得到的背景光信號，得到熒光信號，完成測量。
[0038]光電倍增管扣背景裝置的脈沖時序圖如圖6所示。
[0039]為避免雜散光與日光對微弱熒光檢測的干擾，選擇帶門控的光電倍增管，通常光電倍增管處于常閉狀態(tài)，需接收信號時通過正脈沖將光電倍增管打開，接收熒光信號。對于同樣幅度的光脈沖輸入，無門控信號時，光電倍增管輸出只是有門控信號時的1/1000，對提高信噪比和防止光電倍增管長期受強光照射引起的疲勞受損和拖尾起到很好的作用。當脈沖寬度小于2.8us時，光電倍增管輸出是一定的。雙脈沖觸發(fā)電路為光電倍增管提供脈沖信號，使處于常閉狀態(tài)的光電倍增管在脈沖信號的上升沿到來時打開，接收熒光信號。
[0040]雙脈沖觸發(fā)電路中采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定的狀態(tài)O或者是I。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點是:(I)在沒有受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài)；(2)在受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，進入“暫穩(wěn)態(tài)”