CN106482830A - 一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法 - Google Patents
一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106482830A CN106482830A CN201610865960.3A CN201610865960A CN106482830A CN 106482830 A CN106482830 A CN 106482830A CN 201610865960 A CN201610865960 A CN 201610865960A CN 106482830 A CN106482830 A CN 106482830A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light source
- standard light
- photon counter
- counting unit
- cone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 238000004153 renaturation Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
- G01J2001/083—Testing response of detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4413—Type
- G01J2001/442—Single-photon detection or photon counting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/444—Compensating; Calibrating, e.g. dark current, temperature drift, noise reduction or baseline correction; Adjusting
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本发明涉及光电探测器标定的技术领域,特别是一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法,系统包括:标准光源、光纤光路、遮光筒、光子计数器、计数单元和上位机系统;光纤光路连接标准光源和遮光筒,光子计数器连接遮光筒和计数单元,计数单元通过RS232接口与上位机系统连接。利用该系统对光子计数器的本底计数、检测范围、线性计数率和检测重复性进行测试并进行标定。本发明有益效果:标准光源使用双积分衰减器和实时强度检测探测器,可获得均匀、非线性误差小的复合白光;适用波长范围大,可对工作波长在300nm至2500nm内仪器进行标定;标定方法的可行性强,对实验技巧要求低,可以直接量化检验线性度并进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测器标定的技术领域,特别是一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法。
背景技术
光子计数器是一种微弱光检测仪器,目前在生物医学、免疫检测和高速现象测量等领域得到广泛应用。
目前常用的标定方法为,光照度平方反比法和发光二极管法。光照度平方反比法指的是受点光源直接照射的面元上的光照度与面元到光源的距离成反比关系。因此需要高精度地测量不同点上的光强和与光源的距离,需要良好的暗室条件。由于这种方法需要高超的实验技巧和比较理想的实验条件,在不追求精度的情况下可以用来简单地测试光子计数器计数值的线性度。发光二极管法的原理是在稳定的工作电流下,发光二极管能够保持稳定的光强输出。根据电路参数和工作波长,选取合适的光电二极管,在很弱的电流下,可以发射弱光。实际标定时,控制工作电流,使得发光二极管的光强在光子计数器的动态范围内,根据读取发光二极管的工作电流和计数值的关系判断线性度。但是由于发光二级管不能提供整个工作波长范围内的光输出,对于需要工作在非单一波长下的光子计数器不适用。
综上所述,目前广泛使用的光子计数器的标定方案存在实验技巧要求过高或光源输出波长受限的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种利用覆盖宽波长标准光源的光子计数器的标定方法,简单、准确地对本底计数、线性计数率、检测范围和检测重复性进行标定与测试。
一种基于标准光源的光子计数器的标定系统,包括如下模块:标准光源、光纤光路、遮光筒、光子计数器、计数单元和上位机系统;
所述光纤光路连接所述标准光源和所述遮光筒,所述光子计数器连接所述遮光筒和所述计数单元,所述计数单元通过RS232接口与所述上位机系统连接。
所述上位系统包括上位机软件和计算机。
优选的,所述标准光源由卤素灯灯箱、可调光阑、双积分球衰减器、强度监测探测器和出口强度显示仪表组成。
一种采用上述系统的光子计数器的标定方法,包括如下步骤:
(1)设置标准光源,使所述标准光源输出300~2500nm波长范围、非线性误差小于0.1%、线性测量范围大于7个量级的复合白光;
(2)调节所述标准光源上的微分筒以调节光阑大小,控制光强;
(3)使所述标准光源通过所述光纤光路与所述遮光筒进行耦合;
(4)对所述光纤光路进行稳定性标定;
(5)控制环境变量,使温度范围为20-30℃,相对湿度为25-75%;
(6)在使用前使所述光子计数器保持遮光,开启电源,预热30分钟后,由所述上位机软件显示的计数值,测试本底计数,并验证各处连接是否漏光;
(7)开启标准光源,由所述标准光源的出口强度显示仪表读取当前光强,记录所述上位机软件返回的光子计数值,标定所述光子计数器的本底计数、检测范围、线性计数率和检测重复性。
所述步骤(7)使用的上位机软件的运行过程具体包括:
1)复位计数单元,检测计数单元与计算机的连接;
2)设置计数闸门时间;
3)对于计数单元返回的数据进行帧头查询、校验;
4)使能读数,获取一个计数周期内的读数结果;
5)允许查询当前计数周期的计数结果;
6)允许设置多次测量。
本发明的有益效果在于:
(1)标准光源使用双积分衰减器和实时强度检测探测器,可获得均匀、非线性误差小的复合白光;(2)适用波长范围大,可对工作波长在300nm至2500nm内仪器进行标定;(3)标定方法的可行性强,对实验技巧要求低,可以直接量化检验线性度并进行校正。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图;
图2是本底计数标定结果示意图;
图3是检测范围标定结果示意图;
图4是线性度标定结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对实施例作详细说明。
作为一个实施例,如图1所示,一种光子计数器的标定方法,包括标准光源1、光纤光路2、遮光筒3、光子计数器4、计数单元5和上位机系统6,对光子计数器的本底计数、检测范围、线性计数率和检测重复性进行标定。具体标定方法包括以下内容:
针对光子计数器的本底计数的标定方案为:
1)关闭光子探测器连接的遮光筒,开启微光检测模块电源,记录温度;
2)微光检测模块预热30分钟,计数值稳定时,记录多组暗计数,取平均值;
3)关闭微光检测模块电源,打开挡光旋钮,连接光纤,光纤另一端使用橡胶帽封闭;
4)打开微光检测模块电源,记录计数值,判断光纤是否带来杂散光;
5)连接微光发生校准源和微光检测模块,保持微光发生系统电源关闭状态,记录计数值,判断微光发生系统是否带来杂散光影响。
本底计数的标定结果如附图2所示,可见本底计数为45/s。
针对光子计数器的检测范围测试方案为:
1)连接微光发生系统和微光检测模块,开启微光检测系统电源,预热30分钟,读取本底计数;
2)开启微光发生系统电源,使计数值达到10,000,000/s;
3)输出亮度逐量级递减,记录6组数据(微光检测模块输出光子数Ci、微光发生系统光强Ii),数据对本底计数修正;
4)结果判定指标:拟合后准确的最高计数率达到10,000,000/s以上,最低计数100/s(视实际要求更改)以下,并且logCi和logIi的线性相关系数达到0.9以上,则达到仪器要求。
检测范围的标定结果如附图3所示,满足结果判定指标。
针对光子计数器的线性计数率的标定方案为:
1)连接微光发生系统和微光检测模块,开启微光检测系统电源,预热30分钟,读取本底计数;
2)开启微光发生系统电源,使计数值达到11,000,000/s;
3)等间距取点,使光强递减,记录计数值和微光发生系统内部传感器获得的光强值;
4)对本底计数进行修正,适当选取区间作为校正参考区间,获取线性校正参数;
线性度的标定结果如附图4所示,计数值在200/s至30,000/s区间内计数值与光强之间的线性度较好,可以使用拟合曲线作为校正曲线,减少光子堆积效应的影响。
针对光子计数器的检测重复性的标定方案为:
1)连接微光发生系统和微光检测模块,开启微光检测系统电源,预热30分钟;
2)开启微光发生系统电源,使计数值达到10,000,000/s;
3)使用上位机中循环计数功能,计数10次,计数值使用线性校正参数进行校正,根据变异系数=(标准差/均值)*100%,计算变异系数;
4)调节光强,使计数值在10,000,000/s—1,000,000/s之间等间距取10个点重复步骤3。计数值在100,000/s—1,000,000/s之间等间距取10个点重复步骤3;最大变异系数小于3%(根据实际使用规定)则可以认为完成标定;检测重复性的标定结果如下表所示,满足标定要求。
光强/cd | 平均值/s | CV |
暗计数(29℃) | 76 | 3.75% |
5.02E-07 | 696 | 4.31% |
4.20E-06 | 6961 | 1.02% |
3.59E-05 | 61274 | 0.38% |
4.00E-04 | 668711 | 0.12% |
3.9566e-3 | 5929541 | 0.13% |
表1检测重复性的标定结果
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)标准光源使用双积分衰减器和实时强度检测探测器,可获得均匀、非线性误差小的复合白光;
(2)适用波长范围大,可对工作波长在300nm至2500nm内仪器进行标定;
(3)标定方法的可行性强,对实验技巧要求低,可以直接量化检验线性度并进行校正。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于标准光源的光子计数器的标定系统,其特征在于,包括如下模块:标准光源、光纤光路、遮光筒、光子计数器、计数单元和上位机系统;
所述光纤光路连接所述标准光源和所述遮光筒,所述光子计数器连接所述遮光筒和所述计数单元,所述计数单元通过RS232接口与所述上位机系统连接。
所述上位机系统包括上位机软件和计算机。
2.根据权利要求1所述系统,其特征在于,所述标准光源由卤素灯灯箱、可调光阑、双积分球衰减器、强度监测探测器和出口强度显示仪表组成。
3.一种采用权利要求1或2的系统的光子计数器的标定方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)设置标准光源,使所述标准光源输出300~2500nm波长范围、非线性误差小于0.1%、线性测量范围大于7个量级的复合白光;
(2)调节所述标准光源上的微分筒以调节光阑大小,控制光强;
(3)使所述标准光源通过所述光纤光路与所述遮光筒进行耦合;
(4)对所述光纤光路进行稳定性标定;
(5)控制环境变量,使温度范围为20-30℃,相对湿度为25-75%;
(6)在使用前使所述光子计数器保持遮光,开启电源,预热30分钟后,由所述上位机软件显示的计数值,测试本底计数,并验证各处连接是否漏光;
(7)开启所述标准光源,由所述标准光源的出口强度显示仪表读取当前光强,记录所述上位机软件返回的光子计数值,测试与标定所述光子计数器的检测范围、线性计数率和检测重复性。
4.根据权利要求3所述方法,其特征在于,所述步骤(7)使用的上位机软件的运行过程具体包括:
1)复位计数单元,检测计数单元与计算机的连接;
2)设置计数闸门时间;
3)对于计数单元返回的数据进行帧头查询、校验;
4)使能读数,获取一个计数周期内的读数结果;
5)允许查询当前计数周期的计数结果;
6)允许设置多次测量。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610865960.3A CN106482830A (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610865960.3A CN106482830A (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106482830A true CN106482830A (zh) | 2017-03-08 |
Family
ID=58267809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610865960.3A Pending CN106482830A (zh) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106482830A (zh) |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1804590A (zh) * | 2005-12-28 | 2006-07-19 | 华南师范大学 | 一种作物生长发育调控的监测方法及其装置 |
CN1971245A (zh) * | 2006-12-12 | 2007-05-30 | 冶金自动化研究设计院 | 一种弱光光子测量装置 |
CN201034934Y (zh) * | 2007-03-29 | 2008-03-12 | 上海大学 | 宽带精密旋光测试仪 |
CN101672841A (zh) * | 2008-09-09 | 2010-03-17 | 北京朔望科技有限公司 | 用于生物样品的检测仪器和检测方法 |
CN101979971A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-02-23 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 一种辐亮度定标方法及激光光源、黑体辐射源定标系统 |
US20130230931A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Nsk Ltd. | Target substance detecting apparatus, and target substance detecting method |
CN203490830U (zh) * | 2013-09-17 | 2014-03-19 | 无锡莱吉特信息科技有限公司 | 一种光传输触发装置 |
CN103777194A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-05-07 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种模块化的光电探测器响应特征检测系统 |
CN104634449A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-20 | 南京理工大学 | 微光iccd信噪比测试系统及测试方法 |
CN104897279A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-09 | 西安应用光学研究所 | 弱光光度校准装置 |
CN104964740A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-07 | 北京农业信息技术研究中心 | 光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法 |
CN105388610A (zh) * | 2015-09-18 | 2016-03-09 | 江苏南大五维电子科技有限公司 | 一种连续可调光强的光衰减装置 |
CN105444882A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 实现自定标功能的八通道辐射计 |
CN105527244A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-04-27 | 沈阳农业大学 | 一种基于近红外光谱的寒富苹果品质无损检测方法 |
CN105606915A (zh) * | 2015-09-11 | 2016-05-25 | 南京理工大学 | 双片级联微通道板光电倍增管静态性能的测试系统 |
-
2016
- 2016-09-29 CN CN201610865960.3A patent/CN106482830A/zh active Pending
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1804590A (zh) * | 2005-12-28 | 2006-07-19 | 华南师范大学 | 一种作物生长发育调控的监测方法及其装置 |
CN1971245A (zh) * | 2006-12-12 | 2007-05-30 | 冶金自动化研究设计院 | 一种弱光光子测量装置 |
CN201034934Y (zh) * | 2007-03-29 | 2008-03-12 | 上海大学 | 宽带精密旋光测试仪 |
CN101672841A (zh) * | 2008-09-09 | 2010-03-17 | 北京朔望科技有限公司 | 用于生物样品的检测仪器和检测方法 |
CN101979971A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-02-23 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 一种辐亮度定标方法及激光光源、黑体辐射源定标系统 |
US20130230931A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Nsk Ltd. | Target substance detecting apparatus, and target substance detecting method |
CN203490830U (zh) * | 2013-09-17 | 2014-03-19 | 无锡莱吉特信息科技有限公司 | 一种光传输触发装置 |
CN103777194A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-05-07 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种模块化的光电探测器响应特征检测系统 |
CN104634449A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-20 | 南京理工大学 | 微光iccd信噪比测试系统及测试方法 |
CN104897279A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-09 | 西安应用光学研究所 | 弱光光度校准装置 |
CN104964740A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-07 | 北京农业信息技术研究中心 | 光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法 |
CN105606915A (zh) * | 2015-09-11 | 2016-05-25 | 南京理工大学 | 双片级联微通道板光电倍增管静态性能的测试系统 |
CN105388610A (zh) * | 2015-09-18 | 2016-03-09 | 江苏南大五维电子科技有限公司 | 一种连续可调光强的光衰减装置 |
CN105527244A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-04-27 | 沈阳农业大学 | 一种基于近红外光谱的寒富苹果品质无损检测方法 |
CN105444882A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 实现自定标功能的八通道辐射计 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
万宇平 等: "微光探测装置自成暗室设计开发", 《光学仪器》 * |
刘海霞,康颖: "《近代物理实验》", 30 September 2013, 中国海洋大学出版社 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013174141A1 (zh) | 一种用于探测器系统的增益稳定装置及其控制方法 | |
CN207556551U (zh) | 一种光感器件暗电流温漂修正系统 | |
CN103822690B (zh) | 红外光水位测量装置及其测量方法 | |
TWI400430B (zh) | 測距裝置及其控制方法 | |
CN104122231A (zh) | 一种在线式自校准水质浊度检测系统 | |
CN106482830A (zh) | 一种基于标准光源的光子计数器的标定系统和方法 | |
CN202631420U (zh) | 重金属在线监测仪的光电检测电路 | |
CN218895851U (zh) | 一种传感器测试电路 | |
CN104065956B (zh) | 一种图像传感器的检测和标定装置及方法 | |
CN202533180U (zh) | 新型改良红外测温仪 | |
CN101871812B (zh) | 类针孔瞬态弱光照度计 | |
CN103398946B (zh) | 一种参比透射法液体颜色检测装置 | |
CN102645764B (zh) | Lcd透过率测试方法和装置 | |
CN105848338B (zh) | 一种普通光敏传感器的高精度实现方法 | |
CN104199502A (zh) | 一种Si-APD的偏压方法 | |
CN103398779B (zh) | 一种恒照度透射色敏测量装置 | |
CN212460065U (zh) | 基于SiPM的PET探测器前端电路在线自检装置 | |
CN203941101U (zh) | 一种差分气体分析仪的控制系统 | |
CN114397546A (zh) | 用于紫外成像电晕检测的目标发光量标定方法及标定装置 | |
CN209310921U (zh) | 一种微弱平行光照度的测量装置 | |
CN203432681U (zh) | 亮度检测器 | |
CN204154630U (zh) | 用于D-Dimer检测的光学检测装置 | |
JPS58153128A (ja) | 光量測定器 | |
CN209416914U (zh) | 前向散射能见度仪线性度检测装置 | |
CN103499557A (zh) | 一种纸页水分检测方法及设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170308 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |