基于光電倍增管的光子計數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、單光子探測是目前弱光檢測領(lǐng)域比較常用的一種技術(shù)，它是利用微弱光信號呈現(xiàn)粒子性的原理實現(xiàn)的，該技術(shù)在高能物理、量子密鑰、化學發(fā)光分析、放射探測等方面都有應用。本文設(shè)計的單光子計數(shù)系統(tǒng)是用來將化學發(fā)光反應中產(chǎn)生的波長范圍為300~650nm的微弱光信號提取出來，然后對信號進行后續(xù)變換處理以實現(xiàn)對單個光子的計數(shù)功能，通過記錄單位時間內(nèi)的光子數(shù)目就可以得到待測樣品的濃度。系統(tǒng)主要由光電倍增管、前置放大、信號甄別以及脈沖計數(shù)四個模塊組成。

2、　　根據(jù)單光子探測技術(shù)的實現(xiàn)原理，論文首先對幾種常用的光電探測器的工作性能進行了比較，最終選取光電倍增管作為本系統(tǒng)的探測器。然后，根據(jù)光電倍增管輸出信號的特點，完成了后續(xù)信號變換及脈沖計數(shù)模塊的硬件電路設(shè)計。由于光電倍增管陽極輸出為負極性脈沖信號，因此選取的放大和比較芯片均應為雙極性電源供電。本文選取THS3001放大器和MAX913比較器完成信號的變換功能，并將信號轉(zhuǎn)換為適合計數(shù)的TTL標準方波信號輸出。在脈沖計數(shù)模塊，選取飛思卡爾單