CN116067934B - 用于信号采集的方法和设备 - Google Patents

用于信号采集的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116067934B
CN116067934B CN202310309604.3A CN202310309604A CN116067934B CN 116067934 B CN116067934 B CN 116067934B CN 202310309604 A CN202310309604 A CN 202310309604A CN 116067934 B CN116067934 B CN 116067934B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrical signal
intensity
signal
time
trigger
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.)
Active
Application number
CN202310309604.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116067934A (zh
Inventor
吴升海
李勇
杨非
秦来贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermo Fisher Scientific Shanghai Instruments Co Ltd
Original Assignee
Thermo Fisher Scientific Shanghai Instruments Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermo Fisher Scientific Shanghai Instruments Co Ltd filed Critical Thermo Fisher Scientific Shanghai Instruments Co Ltd
Priority to CN202310309604.3A priority Critical patent/CN116067934B/zh
Publication of CN116067934A publication Critical patent/CN116067934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116067934B publication Critical patent/CN116067934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence

Abstract

本发明公开了用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法和用于信号采集的设备。一种用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法包括以下步骤：对样品中的待测物发出的荧光进行光电检测，以生成电信号；对电信号进行积分；采集经积分的电信号；以及响应于触发指示，在一时间段内释放在用于对电信号进行积分的电荷积分器中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段小于反映荧光的光强度的时域波形的半峰值全宽度的15%。本发明通过在对荧光检测中产生的电信号进行积分的过程中及时地在短时间内释放大部分累积的电荷，有效地解决荧光检测器的动态范围不足的问题，能够提高荧光检测器的动态范围。

Description

用于信号采集的方法和设备
技术领域
本发明总体上关于信号采集，具体关于对生物样品分析中产生的荧光信号的采集。
背景技术
在生物样品分析中常使用荧光检测器（例如，硅光电倍增器（SiliconPhotomultiplier，SiPM）的阵列）来检测样品中的待测物发出的荧光。荧光检测器对荧光进行光电检测，以生成电信号。为了采集该电信号以进行进一步分析，需要对该电信号进行积分，并进行相应的模-数转换以采集经积分的电信号。
对该电信号的采集根据电信号的强度而采用不同模式。图1示出不同的荧光强度下荧光检测器检测到的时域中的光电荷信号输出的波形，其中，波形110可对应于低荧光强度水平，波形130可对应于中等荧光强度水平，波形150可对应于高荧光强度水平。在现有技术中，对较低的荧光强度水平的光电荷信号输出采用光子计数模式进行采集，而对较高的荧光强度水平的光电荷信号输出采用模拟模式（即，连续积分）进行采集。对于将硅光电倍增器（也称多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter，MPPC））用作荧光检测器的情况，检测器的动态范围受MPPC中的雪崩二极管检测器的数量以及响应于单个光子的猝灭时间的限制。例如，对于微秒量级的荧光检测，荧光检测器本身可提供约106的动态范围。然而，后续对电信号的积分和采集过程中的模-数转换中的饱和进一步限制了该动态范围。因此，对荧光信号的传统采集方式典型地提供约104的动态范围。由此，光子计数模式对图1中所示的波形150对应的强度水平的信号输出不起作用，而模拟模式对图1中所示的波形110对应的强度水平的信号输出不起作用。对于微秒量级的荧光检测速度，该104的动态范围限制了该检测在生物样品分析中的应用。因此，需要增加荧光检测器的动态范围以适应微秒量级的荧光检测速度。
本领域中提出了一些改进荧光检测的动态范围的方式。美国专利申请公开US2019/0113435 A1公开了一种用于高灵敏度流式细胞仪系统的多光子计数方法。该方法以时间间隔对光电子进行积分，每个时间间隔由复位周期隔开，以控制积分的开始和停止，其中在该复位周期期间，不对光电子进行计数（即，不对来自检测器的光电荷进行积分）。然而，通过在复位周期期间不进行积分仅能通过光电子的自然猝灭来防止积分信号的饱和，其对检测器的动态范围的提升仍然有限；此外，该方法需要实时监测所检测的光的光强度来控制积分的开始和停止，控制较复杂且占用较多的处理资源。
本领域中需要提高荧光检测器的动态范围的高效且简便的方法。
发明内容
为了提供一种能够提高荧光检测器的动态范围的方法和设备，提供本发明。
根据本发明的一方面，提供一种用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法。该方法包括：对样品中的待测物发出的荧光进行光电检测，以生成电信号；对所述电信号进行积分；采集经积分的电信号；以及响应于触发指示，在一时间段内释放在用于对所述电信号进行积分的电荷积分器中累积的电荷中的大于90%的电荷，所述时间段小于反映所述荧光的光强度的时域波形的半峰值全宽度的15%。通过在短时间内释放累积的大部分电荷可充分利用荧光检测器本身能够提供的动态范围（即，荧光检测器的时间分辨率），从而提高荧光检测器的动态范围，例如，对于微秒量级的荧光检测速度，可有效地将荧光检测器的动态范围提高2-3个数量级，例如，达到106的动态范围。
如上所述的方法，其中，所述触发指示响应于以下一项被生成：所述待测物被照射而产生的散射光的光强度小于第一阈值强度；所述经积分的电信号的强度保持不增加的持续时间达到阈值时间段；对所述电信号进行积分的持续时间达到预设时间段；所述经积分的电信号的强度大于与所述电信号的采集中使用的模-数转换器的满量程的阈值比例。通过在达到指示散射光和/或荧光的光强度小于预定阈值强度或保持稳定的判断标准或时序时生成触发指示来释放积分过程中累积的电荷，可确保充分采集当前信号波形数据的情况下及时释放累积的电荷，从而为下一信号的采集留有足够的余量。
如以上任一项所述的方法，其中，所述触发指示是第一触发指示，对所述电信号进行积分包括：响应于第二触发指示，开始对所述电信号进行积分。通过使电荷积分器的积分过程的开始也受控，进一步减小了电荷积分器以及数据采集模块中的模-数转换器饱和的风险。
如以上任一项所述的方法，其中，所述第二触发指示响应于以下一项被生成：所述待测物被照射而产生的散射光的光强度大于第二阈值强度；所述经积分的电信号的强度大于第三阈值强度；用于照射所述待测物的光的强度大于第四阈值强度；所述待测物被照射后经过预设延迟时间。通过在达到指示散射光和/或荧光和/或光源发出的光的强度大于预定阈值强度的判断标准或时序时生成触发指示以使电荷积分器开始积分，可及时记录当前到来的信号波形的数据，从而完整地记录当前的信号波形。
如以上任一项所述的方法，其中，对电信号进行积分包括：响应于所述触发指示，停止对所述电信号进行积分。通过响应于触发指示先停止积分再释放累积的电荷，进一步减小了电荷积分器以及数据采集模块中的模-数转换器饱和的风险。
如以上任一项所述的方法，其中，采集经积分的电信号包括：以小于所述波形的半峰值全宽度的30%的时间间隔连续地记录所述经积分的电信号。通过设置连续记录经积分的电信号的上述时间间隔，可确保记录经积分的电信号的足够多的数据点，从而有助于基于获得的相对完整的信号波形以进行分析。
如以上任一项所述的方法，所述方法还包括：将由所述触发指示隔开的各个积分窗口内采集的数据分组为数据组以进行进一步分析。通过对相应积分窗口内采集的数据分组，可以独立地分析并处理针对每个到来的波形的数据。
如以上任一项所述的方法，其中，还包括：基于所述经积分的电信号的强度与预设值的比较来调整所述电荷积分器的增益值，所述预设值基于与所述电信号的采集中使用的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。通过对电荷积分器的积分操作使用动态增益，可避免数据采集模块中的模-数转换器的饱和，从而进一步提高荧光检测器的动态范围。
根据本发明的另一方面，提供一种用于信号采集的设备。该设备包括：触发生成器，用于生成并提供触发指示；电荷积分器，用于：对电信号积分，所述电信号通过对样品中的待测物发出的荧光进行光电检测而被生成；以及响应于接收到触发指示，在一时间段内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，所述时间段小于反映所述荧光的光强度的时域波形的半峰值全宽度的15%；以及数据采集模块，用于采集经积分的电信号。通过在短时间内释放累积的大部分电荷可充分利用荧光检测器本身能够提供的动态范围（即，荧光检测器的时间分辨率），从而提高荧光检测器的动态范围，例如，对于微秒量级的荧光检测速度，可有效地将荧光检测器的动态范围提高2-3个数量级，例如，达到106的动态范围。
如上所述的设备，其中，所述触发生成器用于响应于以下一项来生成所述触发指示：所述待测物被照射而产生的散射光的光强度小于第一阈值强度；所述经积分的电信号的强度保持不增加的持续时间达到阈值时间段；对所述电信号进行积分的持续时间达到预设时间段；所述经积分的电信号的强度大于与所述数据采集模块中的模-数转换器的满量程的阈值比例。通过在达到指示散射光和/或荧光的光强度小于预定阈值强度或保持稳定的判断标准或时序时生成触发指示来释放积分过程中累积的电荷，可确保充分采集当前信号波形数据的情况下及时释放累积的电荷，从而为下一信号的采集留有足够的余量。
如以上任一项所述的设备，其中，所述触发指示是第一触发指示，所述电荷积分器还用于：响应于第二触发指示，开始对所述电信号进行积分。通过使电荷积分器的积分过程的开始也受控，进一步减小了电荷积分器以及数据采集模块中的模-数转换器饱和的风险。
如以上任一项所述的设备，其中，所述触发生成器用于响应于以下一项来生成所述第二触发指示：所述待测物被照射而产生的散射光的光强度大于第二阈值强度；所述经积分的电信号的强度大于第三阈值强度；用于照射所述待测物的光的强度大于第四阈值强度；所述待测物被照射后经过预设延迟时间。通过在达到指示散射光和/或荧光和/或光源发出的光的强度大于预定阈值强度的判断标准或时序时生成触发指示以使电荷积分器开始积分，可及时记录当前到来的信号波形的数据，从而完整地记录当前的信号波形。
如以上任一项所述的设备，其中，所述电荷积分器还用于：响应于所述触发指示，停止对所述电信号进行积分。通过响应于触发指示先停止积分再释放累积的电荷，进一步减小了电荷积分器以及数据采集模块中的模-数转换器饱和的风险。
如以上任一项所述的设备，其中，所述数据采集模块用于：以小于所述波形的半峰值全宽度的30%的时间间隔连续地记录所述经积分的电信号。
如以上任一项所述的设备，其中，由所述触发指示隔开的各个积分窗口内采集的数据被分组为数据组以进行进一步分析。通过设置连续记录经积分的电信号的上述时间间隔，可确保记录经积分的电信号的足够多的数据点，从而有助于基于获得的相对完整的信号波形以进行分析。
如以上任一项所述的设备，其中，所述电荷积分器用于：基于所述经积分的电信号的强度与预设值的比较来调整所述电荷积分器的增益值，所述预设值基于与所述数据采集模块中的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。通过对相应积分窗口内采集的数据分组，可以独立地分析并处理针对每个到来的波形的数据。通过对电荷积分器的积分操作使用动态增益，可避免数据采集模块中的模-数转换器的饱和，从而进一步提高荧光检测器的动态范围。
根据本发明的用于信号采集的方法和设备提高了荧光检测器的动态范围。
附图说明
图1示出不同的荧光强度下荧光检测器检测到的时域中的光电荷信号输出的波形。
图2是示出包括根据本发明的实施例的用于信号采集的设备的荧光检测系统的框图。
图3-图8是利用图2中的荧光检测系统对荧光进行光电检测并采集检测的电信号的过程中的各阶段的示例性信号波形。
图9示出包括根据本发明的实施例的用于信号采集的设备的荧光检测系统的硬件实现方式。
图10是示出根据本发明的实施例的用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法的流程图。
图11是示出包括根据本发明的第一实现方式的用于信号采集的设备的荧光检测系统的框图。
图12是示出用于图11中示出的荧光检测系统的示例性积分触发指示信号。
图13是示出包括根据本发明的第二实现方式的用于信号采集的设备的荧光检测系统的框图。
图14-图17是利用图13中的荧光检测系统对荧光进行光电检测并采集检测的电信号的过程中的各阶段的示例性信号波形。
图18是示出包括根据本发明的第三实现方式的用于信号采集的设备的荧光检测系统的框图。
具体实施方式
在本申请中，术语“波形”或“信号波形”是指相关物理量的测量值、观测值或估计值随时间变化而形成的曲线（即，时域变化曲线）。术语“半峰值全宽度（Full Width atHalf Maximum，FWHM）”是指在信号波形的一个波峰中的前、后两个测量值、观测值或估计值等于该波峰的峰值的一半的点之间的距离，其对应于时间。
在本申请中，使用序数词“第一”、“第二”等表示相同要素的不同实例，以在要素之间进行区分，而不表示要素之间的任何顺序关系。
根据本发明的一个方面，提供一种用于信号采集的设备。该设备可用于生物样品分析中的荧光检测系统。
图2是示出包括根据本发明的实施例的用于信号采集的设备200的荧光检测系统的框图。作为示例，该荧光检测系统可适用于流式细胞仪或高强度高能光子检测（例如，酶标仪、高含量细胞分析仪等），等等。在图2中，以虚线框和虚线箭头显示对于设备200不是必需的元件和交互。
在图2中，以带圆圈的字母显示相关信号，并且在图3-图8中示出图2中的荧光检测系统对荧光进行光电检测并采集检测的电信号的过程中的各阶段的示例性信号波形。
如图2中所示，可使用光源201照射样品202中的待测物203。作为示例，光源201可包括激光器（例如，用于流式细胞仪或酶标仪）或氙灯（例如，用于酶标仪）。光源201可包括连续波激光器（例如，用于流式细胞仪）、脉冲激光器（例如，用于酶标仪）或脉冲氙灯（例如，用于酶标仪）。作为示例，样品202可包括各种生物样品，例如，血液样品等。待测物203可包括生物细胞等。
光源201照射待测物203会产生散射光204（例如，前向散射光、侧向散射光）。待测物203加有荧光标记，因此会在光源201的照射下产生荧光205。在一些实施例（例如，针对酶标仪的应用场景）中，也可以不使用光源201来照射待测物203，而是加有荧光标记的待测物203可以生成自发荧光205。在图3中以虚线示出散射光204的光强度随时间变化的示例时域波形A。在图3中，横坐标为时间（单位为微秒），纵坐标为光子强度（计数）（单位为计数/秒（count per second，cps））。
荧光检测器240可用于对待测物203发出的荧光205进行光电检测，以生成电信号B＊。设备200可对电信号B＊进行积分，并采集经积分的电信号，以生成输出信号E。数据分析模块250可进一步处理输出信号E，以生成信号F，以用于分析待测物203的性质。在图3中以实线示出荧光205的光强度随时间变化的示例时域波形B。在图4中示出由荧光检测器240对荧光205进行荧光检测而生成的电信号B＊。在图7中示出数据采集模块220输出的示例输出信号E。
相比之下，在针对酶标仪的应用场景中，通过周期性的光源201照射待测物203，以使待测物203产生周期性的荧光205。在该应用场景中，不对散射光进行检测，而是根据需要直接检测光源201的光强度。在图14中以虚线示出光源201的光强度随时间变化的示例时域波形A’。在图14中，横坐标为时间（单位为微秒），纵坐标为光子强度（计数）（单位为cps）。
在一些实施例中，荧光检测器240可包括SiPM阵列（也称MPPC），其可包括许多（例如，数百至数千）雪崩二极管检测器，这些雪崩二极管检测器以盖革（Geiger）计数器模式工作，并且被并联连接作为一个输出。在其他实施例中，也可采用其他形式的光电检测器件作为荧光检测器240。
在一些实施例中，设备200可包括电荷积分器210、数据采集模块220和触发生成器230。电荷积分器210可对荧光检测器240生成的电信号B＊进行积分，以生成经积分的电信号D。数据采集模块220可采集经积分的电信号D，以输出信号E。在图6中示出由电荷积分器210输出的示例经积分的电信号D。
触发生成器230可生成积分触发指示信号C，并将该积分触发指示信号C提供给电荷积分器210。图5示出由触发生成器230生成的示例积分触发指示信号C。在一些实施例中，积分触发指示信号C可以是图5中示出的触发控制信号510，该触发控制信号510可包括触发指示512。响应于接收到该触发指示512，电荷积分器210可用于在一时间段内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，其中，该时间段小于反映荧光的光强度的时域波形B的FWHM的15%。作为示例，该触发指示512可以是脉冲信号、特定的信号电平或信号边沿等。
通过在短时间内释放累积的大部分电荷，可避免在测量下一信号波形时电荷积分器210发生饱和以及在数据采集模块220中的模-数转换器中发生饱和，从而有效提高荧光检测器240的动态范围。例如，考虑具有5000个雪崩二极管检测器像素和300千计数/秒（kilo-counts per second，kcps）暗噪声的硅光电倍增器，其在10 ns内响应于最多5000个光子，这可对应于在流式细胞仪的应用场景中的3 μs内伴随1-2个光子暗噪声的情况下响应于300 × 5000（1.5×106）个光子。这在3 μs内提供了约106的动态范围。对于微秒量级的荧光检测速度，通过在短时间内释放累积的大部分电荷可充分利用荧光检测器240本身能够提供的动态范围（即，荧光检测器240的时间分辨率），从而可有效地将荧光检测器240的动态范围提高2-3个数量级，例如，达到106的动态范围。
在此，设定释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷是为了允许在不超出数据采集模块220中的模-数转换器的量程的情况下允许类似强度的信号被记录。进一步地，模-数转换器的量程一般总是留有20%的余量，并且相同细胞的信号强度也会在10%的范围内变化。用该20%减去10%，得到为下一信号保留的10%的余量。这样，下一信号的强度为100%±10%（留给该下一信号的余量）+10%（前一信号的积分过程中保留的电荷）=110%±10%（总电荷），其小于模-数转换器量程的100%（标称）+20%（设计余量）。
图6示出在不释放积分过程中累积的电荷的情况下该经积分的电信号D的波形610以及根据本发明的实施例的释放积分过程中累积的电荷的情况下该经积分的电信号D的波形630。图7示出数据采集模块220采集经积分的电信号D而输出的输出信号E的波形，其中，波形710可对应于图6中的波形610，并且波形730可对应于图6中的波形630。从图6和图7中可以看出，在不释放积分过程中累积的电荷的情况下，波形610、波形710呈现出饱和，从而无法准确测量下一个到来的波形。通过释放积分过程中累积的足够的电荷量，可为下一信号的积分和采集留有足够的余量。
在此，将释放电荷的时间段设置为小于时域波形B的FWHM的15%是为了允许记录依次产生的两个信号。相比数据采集模块220连续记录经积分的电信号D所按照的时间间隔（例如，时域波形B的FWHM的30%），设定小于时域波形B的FWHM的15%留有50%的余量，该余量将被用于消除例如通过关闭放电开关（即，停止放电）所产生的人为脉冲信号（即，不对该人为脉冲信号积分，也不记录该人为脉冲信号）。
在进一步的实施例中，电荷积分器210可用于在一时间段内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，其中，该时间段小于反映荧光的光强度的时域波形B的FWHM的10%。
在此，如图2中所示，时域波形B是待测物203发出的荧光205的光强度随时间变化的时域波形。尽管在设备200采集数据期间还未测得该时域波形B，但是该时域波形B是基于物理规律客观存在的。
在荧光205产生时还未测得时域波形B并不影响在后续的积分过程中基于与该时域波形B的FWHM有关的时间来生成用于释放累积的电荷的触发指示，因为该波形的FWHM可以根据相关物理规律被估计。作为示例，该时域波形B的FWHM能够通过生物样品分析的条件来估计。例如，对于流式细胞仪的应用场景，可使用具有高斯型强度分布的、厚度约为15 μm的连续的激光束照射，并且使生物细胞以约3-5 m/s的流速通过激光束，这样能够据此估计生物细胞在3-5 μs内通过激光束。而由于当激光束的中心命中生物细胞的中心时，生物细胞发出的荧光的强度最大，据此能够估计对于高斯型分布的荧光的光强度，该时域波形B的FWHM约为4 μs。在该示例中，由于生物细胞流过激光束与荧光205的强度的变化（其可通过时域波形B来反映）有关，因此可通过与激光束和生物细胞的流动有关的条件来估计该时域波形B的FWHM。作为另一示例，该时域波形B的FWHM能够通过与荧光205相关联的散射光204的强度信息来确定。如上所述，对于流式细胞仪的应用场景，当激光束的中心命中生物细胞的中心时，生物细胞发出的荧光205的强度最大，同时，激光束照射生物细胞产生的散射光204的强度也最大。也就是说，荧光205的强度和散射光204的强度达到其相应波形的波峰、波谷的时间基本上一致（如图3中所示），因此，可以通过计算散射光204的时域波形A的FWHM来估计荧光205的强度的时域波形B的FWHM（两者基本上相同）。检测散射光204的强度是相对容易的，其可通过光子检测器（例如，被包括在触发生成器230中或其他光子检测器）来检测。
也可以通过数据分析模块250最终产生的信号F的波形来估计时域波形B的FWHM。该信号F是通过处理和分析数据采集模块220生成的输出信号E（其是电信号）而被生成的，并且信号F的波形形状旨在反映时域波形B的波形形状）。因此，如果判定了信号F的波形形状未发生失真，则可认为信号F的波形反映了荧光205的光强度的时域波形B（此时，信号F相对于时域波形B的误差一般在10%的范围内）。因此，可通过计算信号F的波形的FWHM来确定时域波形B的FWHM，从而基于所确定的该FWHM来确定下一触发指示以触发下一次的电荷的释放。如果判定信号F的波形形状发生失真，则信号F的波形不能够反映荧光205的光强度的时域波形B，此时，需要调整荧光检测系统，以使信号F的波形形状恢复正常。信号F的波形形状是否发生失真可通过将信号F的数据点与激光束的强度所遵循的分布进行比较（例如，与激光束的强度所遵循的高斯型曲线进行拟合）来判断。图8示出由数据分析模块250输出的示例信号F。在图3中，横坐标为时间（单位为微秒），纵坐标为电平值（单位为任意单位（arbitrary unit，a.u.）），其可以是在对图7中所示的电压值（或替代地，电流值）进行处理、分析后再进行归一化处理的结果。
在一些实施例中，触发生成器230可包括光子检测器、信号比较器和阈值。
触发生成器230可响应于各种触发事件或时序来生成用于释放积分过程中的累积的电荷的触发指示。在一些实施例中，触发生成器230可通过光子检测器来检测散射光204的强度，并且基于散射光204的强度小于第一阈值强度来生成该触发指示。作为示例，该第一阈值强度可大于所检测的散射光204的信号的噪声强度的3倍，并且小于该信号的峰值强度的1/10。在一些实施例中，触发生成器230可接收来自电荷积分器210的经积分的电信号D或来自数据采集模块220的输出信号E，并且响应于该经积分的电信号D或输出信号E的强度保持不增加的持续时间达到阈值时间段来生成该触发指示。作为示例，该阈值时间段可大于数据采集模块220的最小采样时间，并且小于时域波形B的FWHM的1/3（例如，对应流式细胞仪的应用场景）或小于光源201的光强度的时域波形A的斜升时间（例如，图14中所示的Tramp）（例如，针对酶标仪的应用场景）。在一些实施例中，触发生成器230可响应于对电信号B＊进行积分的持续时间达到预设时间段而生成该触发指示。例如，在针对酶标仪的应用场景中，该预设时间段可以是自光源的光强度大于某个阈值强度之后的50 μs、100 μs、500 μs、1000 μs等。在一些实施例中，触发生成器230可收集来自电荷积分器210的经积分的电信号D或来自数据采集模块220的输出信号E。触发生成器230可响应于所收集的经积分的电信号D或输出信号E的强度大于数据采集模块220中的模-数转换器的满量程的阈值比例来生成该触发指示。例如，在针对酶标仪的应用场景中，触发生成器230可响应于所收集的经积分的电信号D或输出信号E的强度大于数据采集模块220中的模-数转换器的满量程的80%来生成该触发指示。通过在达到指示散射光204和/或荧光205的光强度小于预定阈值强度或保持稳定的判断标准或时序时生成触发指示来释放积分过程中累积的电荷，可确保充分采集当前信号波形数据的情况下及时释放累积的电荷，从而为下一信号的采集留有足够的余量。
在一些实施例中，电荷积分器210还可在接收到指示释放电荷的触发指示（例如，图5中的触发控制信号510中的触发指示512或触发控制信号510中的下降沿）时停止积分并如上所述地在一时间段内释放积分过程中累积的电荷。通过响应于触发指示先停止积分再释放累积的电荷，进一步减小了电荷积分器210以及数据采集模块220中的模-数转换器饱和的风险。
在一些实施例中，积分触发指示信号C可以是图5中示出的触发控制信号530。该触发控制信号530可包括下降沿（第一触发指示）和上升沿（第二触发指示）。响应于接收到触发控制信号530的下降沿，电荷积分器210可如上所述地在一时间段内释放积分过程中累积的电荷。响应于接收到触发控制信号530的上升沿，电荷积分器210可开始对电信号B＊进行积分。也就是说，在该实施例中，电荷积分器210何时开始积分也是受控的。通过使电荷积分器210的积分过程的开始也受控，进一步减小了电荷积分器210以及数据采集模块220中的模-数转换器饱和的风险。
触发生成器230可响应于各种触发事件或时序来生成用于使电荷积分器210开始对电信号B＊进行积分的触发指示。在一些实施例中，触发生成器230可通过光子检测器来检测散射光204的强度，并且基于散射光204的强度大于第二阈值强度来生成该触发指示。作为示例，该第二阈值强度可大于所检测的散射光的信号的噪声强度的3倍，并且小于该信号的峰值强度的1/10。在一些实施例中，触发生成器230可接收来自电荷积分器210的经积分的电信号D或来自数据采集模块220的输出信号E，并且响应于该经积分的电信号D或输出信号E的强度大于第三阈值强度来生成该触发指示。作为示例，该第三阈值强度可大于经积分的电信号的噪声的强度的3倍，并且小于10×V/D，其中，V是电荷积分器的最大输出，并且D是期望的动态范围。在一些实施例（例如，针对酶标仪的应用场景）中，触发生成器230可通过光子检测器来检测光源201的光强度，并且响应于检测到的光强度大于第四阈值强度来生成该触发指示。在一些实施例中，触发生成器230可响应于待测物203被光源201照射后经过预设延迟时间而生成该触发指示。例如，在针对酶标仪的应用场景中，触发生成器230能够以预设频率来触发光源201发出光，并且根据预设的延迟时间来生成该触发指示。通过在达到指示散射光204和/或荧光205和/或光源201发出的光的强度大于预定阈值强度的判断标准或时序时生成触发指示以使电荷积分器210开始积分，可及时记录当前到来的信号波形的数据，从而完整地记录当前的信号波形。
响应于上述任一项而生成的用于使电荷积分器210开始积分的触发指示可与响应于上述任一项而生成的用于释放积分过程中累积的电荷的触发指示组合使用。
在一些实施例中，数据采集模块220可包括模-数转换器和数据存储器。模-数转换器可将来自电荷积分器210的经积分的电信号D（模拟信号）转换为数字信号，并将数字信号数据存储在数据存储器中，以用于进一步分析。作为示例，模-数转换器的输入量程可以是0-2.5 V，并且具有24位精度和600 kHz的样本/秒（Sample Per Second，SPS）。
在一些实施例中，数据采集模块220能以小于时域波形B的FWHM的30%的时间间隔连续地记录经积分的电信号D。在此，连续地记录经积分的电信号D是为了获得信号波形的更多信息（诸如，峰值（高度）、权重等），而不仅仅是记录信号曲线覆盖的面积（即，最终的经积分的值）。这些信息可提供关于待测物（例如，生物细胞）的信息，诸如，细胞的形状差异、细胞的表面类型差异等。将连续记录的时间间隔设置为小于时域波形B的FWHM的30%是为了记录一个完整信号波形（从波谷到波峰到波谷）的至少3个点，这是进行进一步的数据分析以获得波形的高度、权重、面积、积分和微分等信息的最低要求。作为示例，在针对流式细胞仪的应用场景中，时域波形B的FWHM的典型值可以是3 μs，相应地，数据采集模块220能以大约0.66 μs（约为3 μs的20%）的时间间隔连续地记录经积分的电信号D。在进一步的实施例中，数据采集模块220能以小于时域波形B的FWHM的20%的时间间隔连续地记录经积分的电信号D，这样可以记录一个完整信号波形的至少5个点。
在一些实施例中，电荷积分器210可包括动态增益值，并且可利用该动态增益值对电信号B＊进行积分。具体地，电荷积分器210可基于经积分的电信号D的强度与预设值的比较来调整对电信号B＊进行积分所采用的增益值，该预设值可基于数据采集模块220中的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。作为示例，对于输入量程为0-2.5 V、具有24位精度和600 kHz的SPS采样率的模-数转换器，当要采集的经放大的信号的强度大于该模-数转换器的满量程的80%（即，2 V）时，电荷积分器210的增益可减小到原来的1/10；而当要采集的经放大的信号的强度小于该模-数转换器的满量程的5%（即，0.125 V）时，电荷积分器210的增益可增加到原来的10倍。在增益切换期间会丢失一个数据点。积分产生的信号数据可与相应的增益值一起被数据采集模块220记录并存储。随后，针对存储在数据采集模块220中的数据存储器中的数据，可与其对应的增益值一起考虑来呈现该数据。这将在下文中结合图17进一步讨论。通过对电荷积分器210的积分操作使用动态增益，可降低数据采集模块220中的模-数转换器的饱和风险，从而进一步提高荧光检测器240的动态范围。
在一些实施例中，在由用于释放积分过程中累积的电荷的触发指示隔开的各个积分窗口内采集的数据可被分组为单独的数据组以便独立地分析并处理每个数据组。通过对相应积分窗口内采集的数据分组，可以独立地分析并处理针对每个到来的波形的数据。
在一些实施例中，数据分析模块250可对输出信号E进行微分分析和高斯型波峰拟合，以将输出信号E转换为反映时域波形B的信号F，如图8中的波形810所示。随后，可通过信号F获得各种波峰信息，包括高度（h1、h2、h3）、FWHM（w1、w2、w3）和中心（t1、t2、t3），如图8中的波形830所示。
图9示出包括根据本发明的实施例的用于信号采集的设备的荧光检测系统的硬件实现方式。
该荧光检测系统可包括光子检测器910（例如，光二极管）、放大器920、模-数转换器930、FPGA 940、MPPC的阵列950、电荷积分器960、放大器970、放大器980和模-数转换器990。
在图9中以相应的字母表示荧光检测系统中的各处产生的信号。其中，信号A＊如905处所示，其他信号可与上文结合图2描述的带有相同字母的信号对应，并且类似地如在图3-图8中所示。
在图9中的荧光检测系统中，光子检测器910、放大器920、模-数转换器930和FPGA940的一部分可构成图2中的触发生成器230。光子检测器910可检测光源发出的光或光源照射样品中的待测物产生的散射光的光强度，以生成电信号（例如，时域波形A）。放大器920可对该电信号进行放大，以生成经放大的电信号A＊。模-数转换器930可对经放大的电信号进行模-数转换以生成数字信号输出。FPGA 940的至少一部分可接收该数字信号输出，并基于上文结合图2描述的各种准则和时序生成包括各种触发指示的积分触发指示信号C。
MPPC的阵列950可构成图2中的荧光检测器240，其用于对待测物发出的荧光进行光电检测，以生成电信号B＊。
电荷积分器960可构成图2中的电荷积分器210，其用于对MPPC的阵列950生成的电信号B＊进行积分，以生成经积分的电信号D。在一些实施例中，电荷积分器960可包括典型的积分器电路，其可包括放大器（例如，集成运算放大器）以及跨接于该放大器的负输入端和输出端的电容器。为了使电荷积分器960能够响应于积分触发指示信号C中的触发指示而释放积分过程中累积的电荷，电荷积分器960还可包括跨接于放大器的负输入端和输出端之间的电阻器，并且可包括开关。响应于接收到触发指示，电荷积分器960的开关可以导通以使电阻器和电容器形成RC放电回路。电荷积分器960的开关可以断开以停止上述放电过程。
该荧光检测系统中的放大器970、放大器980、模-数转换器990和FPGA 940的一部分可构成图2中的数据采集模块220。放大器970可对经积分的电信号D进行滤波和整形。放大器980可对经滤波和整形的电信号进行放大。模-数转换器990可对经放大的电信号进行模-数转换，以生成数字化的信号。FPGA 940的一部分可进行数据采集。
FPGA 940的一部分还可构成图2中的数据分析模块250。其可对采集的信号数据进行处理和分析，以生成信号F，该信号F可反映待测物的性质。
尽管在图9中示出的荧光检测系统中使用单个FPGA 940来实现图2中的设备200的多个模块，但是在其他实施例中，也可针对图2中的设备200的每个模块采用单独的FPGA。在其他实施例中，也可使用一个或多个通用处理器来单独地或共同地实现图2中的设备200的每个模块。
根据本发明的实施例的用于信号采集的设备能够针对快速的荧光检测（例如，在10 μs内）提高荧光检测器的动态范围，并且能够采用成本低廉的模-数转换器（例如，可使用3 MHz SPS模-数转换器或2个1.5 MHz SPS模-数转换器，而无需使用昂贵的超高速（200MHz SPS）模-数转器）。
根据本发明的另一方面，提供一种用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法。
图10是示出根据本发明的实施例的用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法1000的流程图。该方法1000可适用于流式细胞仪或高强度高能光子检测（例如，酶标仪、高含量细胞分析仪等）中的荧光信号的采集。在一些实施例中，方法1000可由图2中示出的系统中的元件执行。
方法1000可包括步骤1010：对样品中的待测物发出的荧光进行光电检测，以生成电信号。该荧光的产生如上文参考图2所描述，该电信号例如可以是上文图2中所示的电信号B＊。在一些实施例中，该步骤1010例如可由图2中荧光检测器240执行。
方法1000可包括步骤1030：对电信号进行积分，并采集经积分的电信号。该电信号例如可以是上文图2中所示的电信号B＊。步骤1030可包括步骤1032：对电信号进行积分。在一些实施例中，该步骤可由图2中的电荷积分器210执行。步骤1030还可包括步骤1034：采集经积分的电信号。经积分的信号例如可以是图2中所示的经积分的电信号D。所采集的信号例如可以是图2中的输出信号E。在一些实施例中，该步骤1034可由图2中的数据采集模块220执行。
在一些实施例中，步骤1032可包括可选的步骤1032a：响应于触发指示，开始对电信号积分。在一些实施例中，该步骤1032a可由图2中的电荷积分器210执行。通过使电荷积分器的积分过程的开始受控，进一步减小了电荷积分器以及数据采集模块中的模-数转换器饱和的风险。该步骤1032a不是必需的，因此一些实施例可不包括该步骤1032a。
在一些实施例中，步骤1032可包括可选的步骤1032b：响应于（另一）触发指示，停止对电信号积分。在一些实施例中，该步骤1032b可由图2中的电荷积分器210执行。在包括步骤1032a的实施例中，该步骤1032b中的触发指示是步骤1032a中涉及的触发指示之外的另一触发指示；而在不包括步骤1032a的实施例中，仅该步骤1032b涉及触发指示。通过响应于触发指示先停止积分再（在下文描述的步骤1050中）释放累积的电荷，进一步减小了电荷积分器以及数据采集模块中的模-数转换器饱和的风险。该步骤1032b不是必需的，因此一些实施例可不包括该步骤1032b。在一些实施例中，该步骤1032b可由图2中的电荷积分器210执行。
方法1000可包括步骤1050：响应于（另一）触发指示，在一时间段内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段小于反映荧光的光强度的时域波形的FWHM的15%。在包括步骤1032a的实施例中，该步骤1050中的触发指示是步骤1032a中涉及的触发指示之外的另一触发指示；在包括步骤1032b的实施例中，该步骤1050中的触发指示可以是步骤1032b中的触发指示；而在不包括步骤1032a且不包括步骤1032b的实施例中，仅该步骤1050涉及触发指示。在一些实施例中，该步骤1050可由图2中的电荷积分器210执行。通过在短时间内释放累积的大部分电荷，可避免在测量下一信号波形时电荷积分器发生饱和以及在数据采集模块中的模-数转换器中发生饱和，从而有效提高荧光检测器的动态范围。在进一步的实施例中，上述时间段可设定为小于反映荧光的光强度的时域波形的FWHM的10%。对于μs量级的检测速度，通过在短时间内释放累积的大部分电荷可有效地将荧光检测器的动态范围提高2-3个数量级，例如，达到106的动态范围。
方法1000可包括可选的步骤：将由步骤1050中所涉及的触发指示隔开的各个积分窗口内采集的数据分组为数据组以进行进一步分析。该步骤不是必需的，因此一些实施例可不包括该步骤。在一些实施例中，该步骤可由图2中的数据采集模块220执行。通过对相应积分窗口内采集的数据分组，可以独立地分析并处理针对每个到来的波形的数据。
在一些实施例中，可选的步骤1032b、步骤1050中所涉及的触发指示响应于以下一项而被生成（例如，由图2中的触发生成器230生成）：待测物被照射而产生的散射光的光强度小于第一阈值强度；经积分的电信号的强度保持不增加的持续时间达到阈值时间段；对电信号进行积分的持续时间达到预设时间段；经积分的电信号的强度大于与电信号的采集中使用的模-数转换器的满量程的阈值比例。上述第一阈值强度、阈值时间段、预设时间段、阈值比例的选取可与上文结合图2描述的由触发生成器230生成用于释放积分过程中的累加的电荷的触发指示中讨论的各参数类似。通过在达到指示散射光和/或荧光的光强度小于预定阈值强度或保持稳定的判断标准或时序时生成触发指示来释放积分过程中累积的电荷，可确保充分采集当前信号波形数据的情况下及时释放累积的电荷，从而为下一信号的采集留有足够的余量。
在一些实施例中，可选的步骤1032a中所涉及的触发指示响应于以下一项而被生成（例如，由图2中的触发生成器230生成）：待测物被照射而产生的散射光的光强度大于第二阈值强度；经积分的电信号的强度大于第三阈值强度；用于照射所述待测物的光的强度大于第四阈值强度；待测物被照射后经过预设延迟时间。上述第二阈值强度、第三阈值强度、第四阈值强度和预设延迟时间的选取可与上文结合图2描述的由触发生成器230生成用于开始对电信号进行积分的触发指示中讨论的各参数类似。通过在达到指示散射光和/或荧光和/或光源发出的光的强度大于预定阈值强度的判断标准或时序时生成触发指示以使电荷积分器开始积分，可及时记录当前到来的信号波形的数据，从而完整地记录当前的信号波形。
在一些实施例中，步骤1034可包括：以小于反映荧光的光强度的时域波形的FWHM的30%的时间间隔连续地记录经积分的电信号。将连续记录的时间间隔设置为小于波形的FWHM的30%是为了记录一个完整信号波形（从波谷到波峰到波谷）的至少3个点，这是进行进一步的数据分析以获得波形的高度、权重、面积、积分和微分等信息的最低要求。作为示例，在针对流式细胞仪的应用场景中，波形的FWHM的典型值可以是3 μs，相应地，数据采集模块220能以大约0.66 μs（约为3 μs的20%）的时间间隔连续地记录经积分的电信号D。在进一步的实施例中，步骤1040可包括：以小于波形的FWHM的20%的时间间隔连续地记录经积分的电信号，这样可以记录一个完整信号波形的至少5个点。
在一些实施例中，方法1000还可包括可选的步骤：基于经积分的电信号的强度与预设值的比较来调整用于对电信号积分的电荷积分器的增益值，该预设值基于与电信号的采集中使用的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。作为示例，对于输入量程为0-2.5V、具有24位精度和600 kHz的SPS采样率的模-数转换器，当要采集的经放大的信号的强度大于该模-数转换器的满量程的80%（即，2V）时，电荷积分器的增益可减小到原来的1/10；而当要采集的经放大的信号的强度小于该模-数转换器的满量程的5%（即，0.125 V）时，电荷积分器的增益可增加到原来的10倍。在增益切换期间会丢失一个数据点。积分产生的信号数据可与相应的增益值一起被数据采集模块记录并存储。随后，针对存储在数据采集模块中的数据存储器中的数据，可与其对应的增益值一起考虑来呈现该数据。通过对电荷积分器的积分操作使用动态增益，可避免数据采集模块中的模-数转换器的饱和，从而进一步提高荧光检测器的动态范围。
根据本发明的实施例的用于信号采集的方法能够针对快速的荧光检测（例如，在10 μs内）提高荧光检测器的动态范围，并且能够采用成本低廉的模-数转换器（例如，可使用3 MHz SPS模-数转换器或2个1.5 MHz SPS模-数转换器，而无需使用昂贵的超高速（200MHz SPS）模-数转器）。
图11是示出包括根据本发明的第一实现方式的用于信号采集的设备的荧光检测系统1100的框图。在图11中，以带圆圈的字母显示相关信号。
该荧光检测系统1100适用于流式细胞仪。在流式细胞仪中，使样品1120（例如，血液样品）中的生物细胞1125（典型地，其具有0.1-10 μm的直径）流过细胞池，并且以35 kcps的计数速率使细胞在3-5 μs内通过连续激光束。作为示例，该激光束1110的厚度可以约为15 μs，并且具有高斯型分布的强度。该激光束1110垂直于流动路径。该激光束1110可由连续波激光器发射。
两个生物细胞1125同时被激光束1110照射的概率远小于10%。当生物细胞1125通过激光束1110时，产生了散射光1130（前向散射光和/或侧向散射光）以及由激光束1110激发的细胞标记的荧光1140。散射光1130的光强度随时间变化的时域波形A可以如图3中的时域波形A所示。荧光1140的光强度随时间变化的时域波形B可以如图3中的时域波形B所示。尽管在荧光1140被生成时还未测得该波形，但是该时域波形B是基于物理规律客观存在的。当激光束1110的中心命中生物细胞1125的中心时，散射光1130的强度和荧光1140的强度在相应的时域波形A和时域波形B中均为局部最大值。如图3中所示的时域波形A和时域波形B可指示3个生物细胞1125依次通过激光束1110。作为示例，时域波形A和时域波形B各自可具有高斯型分布轮廓，因为沿流动路径的激光束1110的光强度可以是高斯型分布的。对于流式细胞仪的应用场景，散射光1130的强度典型地比荧光1140的强度大3个或更多个数量级。因此，散射光强度能够更好地被用作用于生成控制积分过程的触发指示的参数。当然，在一些实施例中，也可使用荧光1140的强度来生成控制积分过程的触发指示。
在一些实施例中，荧光检测系统1100可包括硅光电倍增器1150、设备1160和数据分析模块1170。
硅光电倍增器1150也可根据其结构被称为MPPC，其可包括工作在盖革计数器模式的许多（数百至数千个）雪崩二极管检测器，并且被并联连接作为一个输出。硅光电倍增器1150响应于单个光子，并且猝灭时间为10 ns。硅光电倍增器1150的动态范围受雪崩二极管检测器的数量以及猝灭时间的限制。例如，考虑具有5000个雪崩二极管检测器像素和300kcps暗噪声的硅光电倍增器1150，其在10 ns内响应于最多5000个光子，这可对应于在流式细胞仪的应用场景中的3 μs内伴随1-2个光子暗噪声的情况下响应于300 × 5000（1.5×106）个光子。这在3 μs内提供了约106的动态范围。
硅光电倍增器1150可对荧光1140进行光电检测，以生成电信号B＊。作为示例，该电信号B＊可以是图4中示出的电信号B＊。如上文结合图2所描述，尽管硅光电倍增器1150本身对于微秒量级的荧光检测可提供约106的动态范围，但是受限于后续电信号的积分和数据采集中的模-数转换中信号饱和的限制，对于微秒量级的荧光检测实际仅可提供约104的动态范围。该动态范围使得处于光子计数器模式（如图4中最左侧的电信号所示）的硅光电倍增器对模拟模式（如图4中最右侧的电信号所示）的信号输出不起作用，并且类似地使得处于模拟模式的硅光电倍增器对于光子计数模式的信号输出不起作用。
在一些实施例中，设备1160可以是图2中的设备200。设备1160可对电信号B＊进行积分，采集经积分的电信号D，并生成输出信号E。作为示例，经积分的电信号D可以是图6中示出的经积分的电信号D，并且输出信号E可以是图7中示出的输出信号E。
设备1160可包括触发生成器1162。在一些实施例中，该触发生成器1162可以是图2中的触发生成器230。该触发生成器1162可生成积分触发指示信号C。积分触发指示信号C可用于控制对电信号B＊的积分。
设备1160可包括电荷积分器1164。在一些实施例中，该电荷积分器1164可以是图2中的电荷积分器210。电荷积分器1164可接收来自触发生成器1162的积分触发指示信号C，并基于该积分触发指示信号C中的触发指示对电信号B＊进行受控积分。
图12是示出用于图11中示出的荧光检测系统的示例性积分触发指示信号C。在各实施例中，积分触发指示信号C可包括触发控制信号1210、触发控制信号1230或触发控制信号1250。
在一些实施例中，触发生成器1162可根据散射光1130的光强度来生成如图12中所示的触发控制信号1230。例如，触发生成器1162可响应于散射光1130的光强度大于阈值强度TH1而生成触发指示ON，并且响应于散射光1130的光强度小于阈值强度TH2而生成触发指示OFF。在该实施例中，触发生成器可包括硅光子检测器、信号比较器以及两个阈值。作为示例，阈值强度TH1和TH2可大于所检测的散射光1130的信号的噪声强度的3倍，并且小于该信号的峰值强度的1/10。相应地，电荷积分器1164可响应于接收到触发指示ON而开始对电信号B＊进行积分，并且响应于接收到触发指示OFF而停止对电信号B＊进行积分并在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段T1可设置为小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的10%。在进一步的实施例中，电荷积分器1164可在时间段T1内将电荷释放到原始累积的电荷的1%。在一些实施例中，电荷积分器1164可包括电荷释放器来释放电荷。该电荷释放器的实现方式可以如上文针对图9中的电荷积分器960所讨论。
替代地，在一些实施例中，触发生成器1162可根据散射光1130的光强度来生成如图12中所示的触发控制信号1210。具体地，触发生成器1162可响应于散射光1130的光强度小于阈值强度TH2而生成触发指示1212。相应地，电荷积分器1164可响应于接收到触发指示1212而在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段也可设置为小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的10%。
在一些实施例中，触发生成器1162可根据散射光1130的光强度来生成如图12中所示的触发控制信号1250。例如，触发生成器1162可响应于散射光1130的光强度大于阈值强度TH3而生成触发指示ON，并且响应于散射光1130的光强度保持不增加的持续时间达到时间段T2而生成触发指示OFF。作为示例，阈值强度TH3大于信号噪声的3倍，并且小于10×V/D，其中，V是电荷积分器1164的最大输出，D是期望的动态范围。作为示例，T2可大于数据采集模块1166的最小采样时间，并且小于时域波形B的FWHM的1/3。相应地，电荷积分器1164可响应于接收到触发指示ON而开始对电信号B＊进行积分，并且响应于接收到触发指示OFF而停止对电信号B＊进行积分并在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段T1可设置为小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的10%。时间段T1可以小于时间段T2。在进一步的实施例中，电荷积分器1164可在时间段T1内将电荷释放到原始累积的电荷的1%。在一些实施例中，电荷积分器1164可包括电荷释放器来释放电荷。该电荷释放器的实现方式可以如上文针对图9中的电荷积分器960所讨论。
替代地，在一些实施例中，触发生成器1162可根据散射光1130的光强度来生成如图12中所示的触发控制信号1210。具体地，触发生成器1162可响应于散射光1130的光强度保持不增加的持续时间达到时间段T1而生成触发指示1212。相应地，电荷积分器1164可响应于接收到触发指示1212而在一时间段内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段也可设置为小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的10%。
设备1160可包括数据集采集模块1166。在一些实施例中，该数据采集模块1166可以是图2中的数据采集模块220。数据采集模块1166可采集经积分的电信号D，并生成输出信号E。在一些实施例中，数据采集模块1166能以小于时域波形B的FWHM的30%的时间间隔连续地记录经积分的电信号D。在进一步的实施例中，数据采集模块1166能以小于时域波形B的FWHM的20%的时间间隔连续地记录经积分的电信号D。
在一些实施例中，数据采集模块1166可包括模-数转换器和数据存储器。该模-数转换器可将来自电荷积分器D的模拟信号（即，经积分的电信号D）转换为数字信号，并将数字信号存储在数据存储器中以供进一步分析。作为示例，模-数转换器的输入量程可以是0-2.5 V，并且具有24位精度和3 MHz的SPS采样率。
在一些实施例中，数据采集模块1166也可受积分触发指示信号C的控制来采集经积分的数据D。例如，数据采集模块1166可响应于接收到触发指示ON而开始采集经积分的数据D，并且响应于接收到触发指示OFF而停止采集经积分的数据D。在替代实施例中，数据采集模块1166能以上述的时间间隔连续地采集经积分的数据D。
在一些实施例中，电荷积分器1164可包括两个电荷积分器并包括电荷释放器。响应于电荷积分器1164接收到触发指示ON，第一电荷积分器可开始对电信号B＊积分，并且数据采集模块1166可开始采集来自第一电荷积分器的数据。响应于电荷积分器1164接收到触发指示OFF，第一电荷积分器停止积分，并在时间段T3内将电荷释放到原始累积电荷的1%，并且数据采集模块1166可停止采集数据。响应于电荷积分器1164再次接收到触发指示ON，第二电荷积分器可开始对电荷进行积分，并且数据采集模块可开始采集来自第二电荷积分器的数据。响应于电荷积分器1164接收到触发指示OFF，第二电荷积分器停止积分，并在时间段T3内将电荷释放到原始累积电荷的1%，并且数据采集模块1166可停止采集数据。以此类推，第一电荷积分器和第二电荷积分器可交替地对电信号B＊进行积分。在一些实施例中，时间段T3可大于上述第一时间段T1，并且可小于时域波形B的FWHM的2倍。通过使用两个电荷积分器交替地对电信号进行积分，可放宽在每个电荷积分器中对释放电荷的时间的要求，因为一个电荷积分器在另一电荷积分器进行积分时停止积分，这为其中电荷的释放提供了额外的时间。
在一些实施例中，数据采集模块1166可根据由各个触发指示限定的积分窗口而对采集到的数据进行分组。作为示例，针对图12中的触发控制信号1210，可由触发指示1212限定各积分窗口；针对触发控制信号1230或触发控制信号1250，可由同一触发周期中的触发指示ON和触发指示OFF限定相应周期的积分窗口。相应地，在积分窗口1中采集的数据可被分组为数据组1，在积分窗口2中采集的数据可被分组为数据组2，以此类推。可独立地处理并分析每个数据组，以描述原始的光信号信息（即，时域波形B）。
在一些实施例中，电荷积分器1164可包括电荷积分器和动态参考，并且数据采集模块1166可包括差分输入。响应于接收到触发指示ON，电荷积分器1164开始对电信号B＊积分，并且数据采集模块1166开始采集经积分的电信号D。响应于接收到触发指示OFF，电荷积分器1164停止积分，并且动态参考在时间段T4内使输出参考偏移到当前的输出电压。该时间段T4可小于时间段T2。
数据分析模块1170可对数据采集模块1166生成的输出信号E进行处理和分析，以生成信号F。作为示例，信号F可以是图8中示出的信号F。作为示例，数据采集模块1166进行的处理可包括微分分析和高斯型波峰拟合。作为示例，数据分析模块1170可基于所生成的信号F获得各种波峰信息，包括高度（h1、h2、h3）、FWHM（w1、w2、w3）和中心（t1、t2、t3），如图8中的波形830所示。
在一些实施例中，荧光1140的不同波长部分可由硅光电倍增器1150的阵列中的不同通道检测。相应地，电荷积分器1164、数据采集模块1166和数据分析模块1170可包括对应数量的通道以匹配硅光电倍增器1150的阵列的每个通道。在一些实施例中，触发生成器可包括单个触发生成器1162来触发电荷积分器1164和数据采集模块1166的所有通道。
图13是示出包括根据本发明的第二实现方式的用于信号采集的设备的荧光检测系统1300的框图。在图13中，以带圆圈的字母显示相关信号。图14-图17是利用图13中的荧光检测系统1300对荧光进行光电检测并采集检测的电信号的过程中的各阶段的示例性信号波形。
该荧光检测系统1300适用于酶标仪或高含量细胞分析仪。以下结合酶标仪的应用场景来描述荧光检测系统1300。
在酶标仪的应用场景中，以具有高强度和高能光子的光源1310照射带有荧光标记的样品1320中的待测物1325（例如，生物细胞）。待测物1325在光源1310的照射下发出荧光1340。作为示例，光源1310可以是闪烁氙灯或脉冲激光器。作为示例闪烁氙灯的脉冲宽度可以约为20 μs，并且具有100 Hz的重复率。在图14中以虚线示出光源1310的光强度随时间变化的时域波形A’，并以实线示出荧光1340的光强度随时间变化的时域波形B。酶标仪以周期性的发射的光源1310对待测物1325进行测量，所得的测量信号与光源1310周期性发射的光照射静态的待测物1325得到的结果对应。
在一些实施例中，荧光检测系统1300可包括硅光电倍增器1350、设备1360和数据分析模块1370。
硅光电倍增器1350可对荧光1340进行光电检测，以生成电信号B＊。设备1360可对电信号B＊进行积分并采集经积分的电信号，以生成输出信号E。数据分析模块可基于输出信号E生成信号F，以进行进一步分析。硅光电倍增器1350、设备1360和数据分析模块可分别与图2中的荧光检测器240、设备200和数据分析模块250对应。
设备1360可包括触发生成器1362。在一些实施例中，该触发生成器1362可以是图2中的触发生成器230。该触发生成器1362可生成积分触发指示信号C。积分触发指示信号C可用于控制对电信号B＊的积分。
设备1360可包括电荷积分器1364。在一些实施例中，该电荷积分器1364可以是图2中的电荷积分器210。电荷积分器1364可接收来自触发生成器1362的积分触发指示信号C，并基于该积分触发指示信号C中的触发指示对电信号B＊进行受控积分。
图15是示出用于图13中示出的荧光检测系统的示例性积分触发指示信号C。在各实施例中，积分触发指示信号C可包括触发控制信号1510、触发控制信号1530。
在一些实施例中，触发生成器1362可根据光源1310的光强度来生成如图15中所示的触发控制信号1530。例如，触发生成器1362可响应于散射光1130的光强度大于阈值强度TH1而生成触发指示ON，并且在预设时间段Ton3后生成触发指示OFF。作为示例，阈值强度TH1可大于所检测的光源1310的信号的噪声强度的3倍，并且小于该信号的峰值强度的1/10。作为示例，预设时间段Ton3可以是50 μs、100 μs、500 μs、1000 μs等。相应地，电荷积分器1364可响应于接收到触发指示ON而开始对电信号B＊进行积分，并且响应于接收到触发指示OFF而停止对电信号B＊进行积分并在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段T1可设置为小于反映荧光1140的光强度的时域波形B的FWHM的10%。在进一步的实施例中，电荷积分器1164可在时间段T1内将电荷释放到原始累积的电荷的1%。在一些实施例中，电荷积分器1364可包括电荷释放器来释放电荷。该电荷释放器的实现方式可以如上文针对图9中的电荷积分器960所讨论。
替代地，在一些实施例中，触发生成器1362可根据光源1330发出光的周期性时序来生成如图15中所示的触发控制信号1510。具体地，触发生成器1362可响应于在确定光源1310发出光之后在预设时间段Ton3后生成触发指示1512。相应地，电荷积分器1364可响应于接收到触发指示1512而在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段也可设置为小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的10%。
在一些实施例中，触发生成器1362可根据电荷积分器1364生成的经积分的电信号D的强度或数据采集模块1366生成的输出信号E的强度来生成积分触发指示信号C。例如，触发生成器1362可响应于经积分的电信号D的强度或输出信号E的强度大于阈值强度TH3而生成触发指示ON，并且响应于经积分的电信号D或输出信号E的强度保持不增加的持续时间达时间段T5而生成触发指示OFF。作为示例，阈值强度TH3可大于经积分的电信号D或输出信号E的噪声强度的3倍，并且小于10×V/D，其中，V是电荷积分器1364的最大输出，D是期望的动态范围。作为示例，时间段T5可大于数据采集模块1366的最小采样时间，并且小于光源1310的光强的时域波形A’的斜升时间（例如，图14中的Tramp）。
替代地，在一些实施例中，触发生成器1362可经积分的电信号D或输出信号E的预定时序来生成如图15中所示的触发控制信号1510。具体地，触发生成器1362可响应于在确定开始采集经积分的电信号D之后在预设时间段T5后生成触发指示1512。相应地，电荷积分器1364可响应于接收到触发指示1512而在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段也可设置为小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的10%。
在一些实施例中，触发生成器1362可通过主动触发光源1310发出光并基于预设的延迟时间和预定时序来生成积分触发指示信号C。触发生成器1362能以预设频率触发光源1310发出光。随后，可在光源1310被触发之后的预设延迟时间之后生成触发指示ON，并且在可响应于经积分的电信号D的强度或输出信号E的强度保持不增加的持续时间达到T5而生成触发指示OFF。作为示例，时间段T5可大于数据采集模块1366的最小采样时间，并且小于光源1310的光强的时域波形A’的斜升时间（例如，图14中的Tramp）。
替代地，在一些实施例中，触发生成器1362可根据光源1330发出光的周期性时序来生成如图15中所示的触发控制信号1510。具体地，触发生成器1362可响应于在确定光源1310发出光之后在时间段T5后生成触发指示1512。相应地，电荷积分器1364可响应于接收到触发指示1512而在时间段T1内释放在积分过程中累积的电荷中的大于90%的电荷，该时间段T1小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的15%。在进一步的实施例中，该时间段也可设置为小于反映荧光1340的光强度的时域波形B的FWHM的10%。
在一些实施例中，数据采集模块1366可包括模-数转换器和数据存储器。该模-数转换器可将来自电荷积分器D的模拟信号（即，经积分的电信号D）转换为数字信号，并将数字信号存储在数据存储器中以供进一步分析。作为示例，模-数转换器的输入量程可以是0-2.5 V，并且具有24位精度和3 MHz的SPS采样率。
在一些实施例中，响应于触发指示ON，电荷积分器1364可开始对电信号B＊积分或继续积分，并且数据采集模块1366可开始采集经积分的电信号D。响应于触发指示OFF，电荷积分器可停止对电信号B＊积分，并且在时间段T6内将电荷释放到原始累积的电荷的1%，并且数据采集模块1366可停止采集经积分的电信号D。电荷积分器1364可在时间段T6后开始对电信号B＊积分。在一些实施例中，时间段T6可小于时间段T5。在图16中示出根据本发明的实施例的释放积分过程中累积的电荷的情况下该经积分的电信号D的波形。
在一些实施例中，电荷积分器1364可进一步包括动态增益值，并且可利用该动态增益值对电信号B＊进行积分。具体地，电荷积分器1364可基于经积分的电信号D的强度与预设值的比较来调整对电信号B＊进行积分所采用的增益值，该预设值可基于数据采集模块1366中的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。作为示例，对于输入量程为0-2.5 V、具有24位精度和600 kHz的SPS采样率的模-数转换器，当要采集的经放大的信号的强度大于该模-数转换器的满量程的80%（即，2V）时，电荷积分器1364的增益可减小到原来的1/10；而当要采集的经放大的信号的强度小于该模-数转换器的满量程的5%（即，0.125 V）时，电荷积分器1364的增益可增加到原来的10倍。在增益切换期间会丢失一个数据点。积分产生的信号数据可与相应的增益值一起被数据采集模块220记录并存储。随后，针对存储在数据采集模块1366中的数据存储器中的数据，可与其对应的增益值一起考虑来呈现该数据。参考图17，波形1710示出数据采集模块1366根据增益值来存储所采集的数据值，其中，圆点可对应于具有增益值×1的数据点，并且三角形可对应于具有增益值×0.1的数据点。波形1730示出考虑相应的增益值后被存储的数据点。波形1750示出经数据分析模块1370处理和分析后生成的信号F。在波形1750中，横坐标为时间（单位为微秒），纵坐标为电平值（单位为a.u.），其可以是在波形1730中所示的电压值（或替代地，电流值）进行处理、分析后再进行归一化处理的结果。
在一些实施例中，数据采集模块1366可根据由各个触发指示限定的积分窗口而对采集到的数据进行分组。作为示例，针对图15中的触发控制信号1510，可由触发指示1512限定各积分窗口；针对触发控制信号1530，可由同一触发周期中的触发指示ON和触发指示OFF限定相应周期的积分窗口。相应地，在积分窗口1中采集的数据可被分组为数据组1，在积分窗口2中采集的数据可被分组为数据组2，以此类推。可独立地处理并分析每个数据组，以描述原始的光信号信息（即，时域波形B）。
数据分析模块1370可对数据采集模块1366生成的输出信号E进行处理和分析，以生成信号F。作为示例，信号F可以是图17中示出的信号F。作为示例，数据采集模块1366进行的处理可包括插值、微分分析和平坦区域检测。作为示例，数据分析模块1370可基于所生成的信号F获得平坦区域的高度（图17中波形1730中的h），即，总荧光强度。
图18是示出包括根据本发明的第三实现方式的用于信号采集的设备的荧光检测系统1800的框图。
与上文结合图13描述的荧光检测系统1300类似，该荧光检测系统1800同样适用于酶标仪或高含量细胞分析仪。不同之处在于，带有荧光标记的样品1820中的待测物1825可生成自发荧光1840而无需激发光源。该自发荧光1840的持续时间典型地可以是几分钟或更长。相应地，荧光检测系统1800不包含与激发光源及其检测相关的特征。
在一些实施例中，荧光检测系统1800可包括硅光电倍增器1850、设备1860和数据分析模块1870，它们可以分别与图13中的硅光电倍增器1350、设备1360和数据分析模块1370类似。设备1860可包括触发生成器1862、电荷积分器1864和数据采集模块1866，它们可以分别与图13中的触发生成器1362、电荷积分器1364和数据采集模块1366类似。
在一些实施例中，触发生成器1862可根据外部信号、预设时间段、预设的信号强度阈值以及来自电荷积分器1864和数据采集模块1866的信号的强度来生成触发指示。
在一些实施例中，触发生成器可响应于外部信号被触发（例如，当样品1820在荧光收集的位置处就绪时）而生成触发指示ON，并且在预设时间段后生成触发指示OFF。作为示例，该预设时间段可以是1 ms、10 ms、100 ms、1 s等。
在一些实施例中，触发生成器1862可基于经积分的电信号D或输出信号E的强度大于数据采集模块1866中的模-数转换器的满量程的给定阈值比例（例如，80%）而生成触发指示OFF。
在一些实施例中，响应于触发指示ON，电荷积分器1864可开始对电信号B＊积分或继续积分，并且数据采集模块1866可开始采集经积分的电信号D。响应于触发指示OFF，电荷积分器1864可停止对电信号B＊积分，并且在时间段T7内将电荷释放到原始累积的电荷的1%，并且数据采集模块1866可停止采集经积分的电信号D。电荷积分器1364可在时间段T7后开始对电信号B＊积分。在一些实施例中，时间段T7可小于上述预设时间段的1/10。
荧光检测系统1800的其他方面可与图13中的荧光检测系统1300类似。
已结合附图描述了本发明的各实施例，各实施例是说明性的而非限制性的。

Claims (16)

1.一种用于对样品中待测物发出的荧光进行信号采集的方法，其特征在于，包括：
对样品中的待测物发出的荧光进行光电检测，以生成电信号；
对所述电信号进行积分；
采集经积分的电信号；以及
响应于触发指示，在一时间段内释放在用于对所述电信号进行积分的电荷积分器中累积的电荷中的大于90%的电荷，所述时间段小于反映所述荧光的光强度的时域波形的半峰值全宽度的15%。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述触发指示响应于以下一项被生成：
所述待测物被照射而产生的散射光的光强度小于第一阈值强度；
所述经积分的电信号的强度保持不增加的持续时间达到阈值时间段；
对所述电信号进行积分的持续时间达到预设时间段；
所述经积分的电信号的强度大于与所述电信号的采集中使用的模-数转换器的满量程的阈值比例。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述触发指示是第一触发指示，对所述电信号进行积分包括：
响应于第二触发指示，开始对所述电信号进行积分。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二触发指示响应于以下一项被生成：
所述待测物被照射而产生的散射光的光强度大于第二阈值强度；
所述经积分的电信号的强度大于第三阈值强度；
用于照射所述待测物的光的强度大于第四阈值强度；
所述待测物被照射后经过预设延迟时间。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述电信号进行积分包括：
响应于所述触发指示，停止对所述电信号进行积分。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
采集经积分的电信号包括：
以小于所述波形的半峰值全宽度的30%的时间间隔连续地记录所述经积分的电信号。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将由所述触发指示隔开的各个积分窗口内采集的数据分组为数据组以进行进一步分析。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述经积分的电信号的强度与预设值的比较来调整所述电荷积分器的增益值，所述预设值基于与所述电信号的采集中使用的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。
9.一种用于信号采集的设备，其特征在于，包括：
触发生成器，用于生成并提供触发指示；
电荷积分器，用于：
对电信号积分，所述电信号通过对样品中的待测物发出的荧光进行光电检测而被生成；以及
响应于接收到触发指示，在一时间段内释放在所述电荷积分器中累积的电荷中的大于90%的电荷，所述时间段小于反映所述荧光的光强度的时域波形的半峰值全宽度的15%；以及
数据采集模块，用于采集经积分的电信号。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述触发生成器用于响应于以下一项来生成所述触发指示：
所述待测物被照射而产生的散射光的光强度小于第一阈值强度；
所述经积分的电信号的强度保持不增加的持续时间达到阈值时间段；
对所述电信号进行积分的持续时间达到预设时间段；
所述经积分的电信号的强度大于与所述数据采集模块中的模-数转换器的满量程的阈值比例。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述触发指示是第一触发指示，所述电荷积分器还用于：
响应于第二触发指示，开始对所述电信号进行积分。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述触发生成器用于响应于以下一项来生成所述第二触发指示：
所述待测物被照射而产生的散射光的光强度大于第二阈值强度；
所述经积分的电信号的强度大于第三阈值强度；
用于照射所述待测物的光的强度大于第四阈值强度；
所述待测物被照射后经过预设延迟时间。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述电荷积分器还用于：
响应于所述触发指示，停止对所述电信号进行积分。
14.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述数据采集模块用于：
以小于所述波形的半峰值全宽度的30%的时间间隔连续地记录所述经积分的电信号。
15.如权利要求9所述的设备，其特征在于，由所述触发指示隔开的各个积分窗口内采集的数据被分组为数据组以进行进一步分析。
16.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述电荷积分器用于：
基于所述经积分的电信号的强度与预设值的比较来调整所述电荷积分器的增益值，所述预设值基于与所述数据采集模块中的模-数转换器的满量程的预定比例来确定。
CN202310309604.3A 2023-03-28 2023-03-28 用于信号采集的方法和设备 Active CN116067934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310309604.3A CN116067934B (zh) 2023-03-28 2023-03-28 用于信号采集的方法和设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310309604.3A CN116067934B (zh) 2023-03-28 2023-03-28 用于信号采集的方法和设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116067934A CN116067934A (zh) 2023-05-05
CN116067934B true CN116067934B (zh) 2023-07-18

Family

ID=86182249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310309604.3A Active CN116067934B (zh) 2023-03-28 2023-03-28 用于信号采集的方法和设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116067934B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055768A (en) * 1976-09-07 1977-10-25 Bromberg Nathan S Light measuring apparatus
US6355921B1 (en) * 1999-05-17 2002-03-12 Agilent Technologies, Inc. Large dynamic range light detection
JP4459390B2 (ja) * 2000-06-08 2010-04-28 浜松ホトニクス株式会社 蛍光測定方法、蛍光測定装置及びそれを用いた試料評価装置
US7440101B2 (en) * 2004-01-23 2008-10-21 Beckman Coulter, Inc. System and method for multiple laser triggering
CN101173886B (zh) * 2006-11-03 2010-05-12 中国科学院安徽光学精密机械研究所 气溶胶粒子双通道激光探测仪及其探测方法
CN102809425B (zh) * 2011-06-01 2016-01-20 北京光电技术研究所 脉冲激光能量测量装置和脉冲激光能量测量方法
US11187584B2 (en) * 2017-04-13 2021-11-30 Captl Llc Photon counting and spectroscopy
CN107389640B (zh) * 2017-07-27 2020-04-21 中国科学院合肥物质科学研究院 两点积分式荧光寿命快速检测系统
CN114450589A (zh) * 2019-10-23 2022-05-06 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 分析血液样本中红细胞方法及血液分析系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Improve the spatial resolution of fiber photometry by LED lineararray for fluorescence detection;detectionYamin Li等;Sensors and Actuators A;第331卷;第112948页 *
基于ATmega64的荧光信号采集系统;汤永佐等;微计算机信息;第27卷(第03期);第110-111,180页 *
基于紫外荧光法的SO_2检测系统的研究;王玉田等;压电与声光;第31卷(第06期);第915-917页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116067934A (zh) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3830167B2 (ja) 試料媒体にある標的粒子の所定の特性を決定するための方法および装置
KR102239319B1 (ko) 시분해 단일 광자 계수 장치
WO2003050518A2 (en) System and method for time correlated multi-photon counting measurements
CN110082368B (zh) 一种基于硅光电倍增器(SiPM)的正电子湮没寿命谱仪
US5990484A (en) Method and apparatus for measuring fluorescence
BE1004550A3 (nl) Pulsmodulatie van een fluorescentie opwekkende lichtbron van doorstroomcytometers.
CN109164141B (zh) 光电检测装置、系统和方法
EP3695204A1 (en) Particle counter component calibration
CN110308476A (zh) 一种粒子辐射探测方法及探测装置
McLoskey et al. Fast time-correlated single-photon counting fluorescence lifetime acquisition using a 100 MHz semiconductor excitation source
CN116067934B (zh) 用于信号采集的方法和设备
US20180348141A1 (en) Photon counting in laser induced breakdown spectroscopy
US10539457B2 (en) Signal processing method for histogram generation, and corresponding device and use comprising a current injection module connected to plural capacitors assigned to a plurality of bins
JP2000275102A (ja) 光計測装置、シンチレーションカウンタ、パーティクルカウンタ、光計測方法、シンチレーション計数方法及び粒子計数方法
EP2446304A1 (fr) Procédé apte a discriminer une composante gamma et une composante neutronique dans un signal electronique
US20200386616A1 (en) Method for counting photons by means of a photomultiplier
CN106979941B (zh) 一种荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置及其检测方法
NL8900591A (nl) Inrichting voor het meten van straling van laag niveau.
Toellner et al. Avalanche photodiodes as large dynamic range detectors for synchrotron radiation
JP6699971B2 (ja) 蛍光検査システム
JP2000304697A (ja) 蛍光寿命測定方法および装置
CN108051842B (zh) 闪烁晶体单粒子激发时间分辨光谱的测量系统及测量方法
JPH10221455A (ja) Ｘ線発生検出装置
JP2002107300A (ja) 蛍光寿命測定装置及び測定方法
RU2249490C1 (ru) Люминесцентный сепаратор минералов и способ контроля работы сепаратора

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant