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1、光子計數(shù)技術(shù)精儀學院生物醫(yī)學工程05班 阮平巧2005202160 導師：高峰8/7/20211GSZF-2型單光子計數(shù)實驗系統(tǒng)光子計數(shù)技術(shù)光子計數(shù)器是一種檢測弱光信號的儀器，它在激光研究，熒光、磷光檢測，光吸收譜、光散射譜研究等許多領域得到了很廣泛的應用。在質(zhì)譜分析、X射線測量、基本粒子以及生物、醫(yī)學等研究工作中也得到廣泛的應用。光子計數(shù)技術(shù)的特點通過光電子脈沖測量光輻射量，系統(tǒng)靈敏度高，抗干擾能力強系統(tǒng)穩(wěn)定，易排除電源波動、探測器漏電流和放大器零漂移等因素對測量精度影響；數(shù)字量輸出，可直接同計算機或數(shù)字式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)聯(lián)
2、機，實現(xiàn)最佳測量。光點計數(shù)器的組成光子計數(shù)器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計數(shù)器組成。光子計數(shù)器原理光電計數(shù)器工作時，光電倍增管的光電陰極接受光輻射的照射，在光電倍增光的負載上形成了一系列的電脈沖，把它連接到放大器上光子計數(shù)器原理這些脈沖經(jīng)放大器放大后，加在甄別器的輸入器上，甄別器濾除部分噪音脈沖，只允許那些和光輻射功率成正比的脈沖通過，并送入計數(shù)器。光電倍增管中的光電流光電倍增管中的光電流弱光信號照射到光陰極上時，每個入射的光子以一定的概率（即量子效率）使光陰極發(fā)射一個光電子。這個光電子經(jīng)倍增系統(tǒng)的倍增，在陽極回路中
3、形成一個電流脈沖，即在負載電阻上建立一個電壓脈沖，這個脈沖稱為“單光電子脈沖”。光電倍增管的典型輸出脈沖高度分布放大器的輸出脈沖甄別器的工作方式甄別器的作用是棄除低幅度的噪聲脈沖，降低光子計數(shù)器的背景計數(shù)率，提高檢測結(jié)果的信噪比。通過選擇甄別器的第一甄別電平V1和第二甄別電平V2，可實現(xiàn)只將陰極發(fā)射而形成的單光子脈沖和熱電子脈沖轉(zhuǎn)換為標準脈沖參加計數(shù)，而扣除掉其他噪聲脈沖甄別器的工作方式單電平工作方式窗工作方式校正工作方式光電倍增管的典型輸出脈沖高度分布光電倍增管的輸出脈沖和鑒別器工作波形光子計數(shù)器甄別器的作用計數(shù)方法計數(shù)
4、器在光子計數(shù)系統(tǒng)中累加甄別器中的脈沖，并顯示計數(shù)值和輸出相應的數(shù)字量或模擬量。為了使系統(tǒng)有較大的動態(tài)范圍，計數(shù)器必須具有高速計數(shù)率的性能。計數(shù)器工作方式有：直接計數(shù)比例計數(shù)反比例計數(shù)直接計數(shù)直接計數(shù)比例計數(shù)比例計數(shù)反比例計數(shù)光子計數(shù)系統(tǒng)的測量誤差光子計數(shù)系統(tǒng)工作于高計數(shù)率時，由于光脈沖的堆積效應和甄別器與計數(shù)電路的死時間會造成計數(shù)損失，因而帶來測量誤差。對極弱光的測量，由于低計數(shù)率時本底噪聲（背景計數(shù)）的起伏也會對精度測量帶來影響，因此需要設法扣除，以提高測量精度。光子計數(shù)系統(tǒng)的測量誤差1.脈沖堆積效應誤差信號脈沖都有一定
5、寬度，平均看來，計數(shù)率越高，光子到來的間隔時間越短，加之光子到達的時間又是隨機的，因而會形成前后光電子脈沖的堆積，時脈沖計數(shù)少于實際光脈沖，這就是計數(shù)損失。脈沖堆積效應誤差光子計數(shù)系統(tǒng)的測量誤差2.本底噪聲的扣除當光信號非常微弱而使光子計數(shù)器又處于低計數(shù)率工作時，要特別考慮本底噪聲的扣除和起伏。本底噪聲是測量誤差的主要來源。1、當背景光恒定時，采用恒扣法。2、當測量環(huán)境的背景計數(shù)速率不恒定時，采用斬波法來扣除本底計數(shù)。恒扣法用兩個速率和容量相同的計數(shù)器A和B在相同的時間內(nèi)，使B計數(shù)器對背景光計數(shù)，A計數(shù)器對信號加背景光計數(shù)
6、，通過減法電路完成運算A-B，即可扣除背景光的的影響。斬波法通過周期的切斷與接通光路，交替地產(chǎn)生“背景”與“背景＋信號”的計數(shù)率。斬波器的定時參考方波作為計數(shù)閘門同步計數(shù)器A和B。使計數(shù)器A累加“背景＋信號”計數(shù)，計數(shù)器B累加“背景計數(shù)”。積累在計數(shù)器A和B中的數(shù)據(jù)經(jīng)過運算電路可分別得到（A-B）、（A+B）輸出。其中斬波法斬波法Thankyouforyourpresent！
