CN1621812A - 用于单光子计数仪的光电检测电路 - Google Patents

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于晋生
兰江
吴晓东
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Abstract

公开一种用于单光子计数仪的光电检测电路，包括：光检测器，用于接收光子并输出一个电信号；前置放大器，用于放大所述光检测器输出的所述电信号；电压比较器，用于切除所述前置放大器输出的噪声信号并把达到一定程度以上的模拟电信号转换成电脉冲信号；及计数器，用于按照一定的时间间隔对所述电压比较器输出的所述电脉冲进行计数并输出计数值，其特征在于，所述光电检测电路还包括：低通滤波器，用于对所述前置放大器输出的所述电信号进行低通滤波，以便输出一个直流信号；及直流放大器，用于对所述低通滤波器输出的所述直流信号进行放大，并输出一个电流平均值。

Description

用于单光子计数仪的光电检测电路
技术领域
本发明涉及单光子计数仪，具体涉及用于单光子计数仪的光电检测电路。
背景技术
各类激素、药物、维生素、肿瘤及感染相关物质的测定已成为各医院常规检验工作之一。但以往采用的放射免疫检测技术存在半衰期短，不利于储存，易对操作人员及环境造成危害，检测灵敏度不足等问题。20世纪90年代，出现了一种以化学发光为代表的光生物学标记及检测技术，不仅具有简便、快速、安全的特点，而且具有更高的灵敏度，因而被迅速应用于临床诊断等方面。
单光子计数仪就是与相应的检测试剂配套，用化学发光法进行检测的设备。它用单光子计数的方法对处理后的样本所发出的极微弱的发光强度进行定量检测。
与以往采用的放射免疫检测技术相比，单光子计数仪用于医院对各类激素、药物、维生素、肿瘤及感染相关物质的测定，具有更高的灵敏度，更加简便、快速和安全的优点。
现有技术的用于单光子计数仪的光电检测电路一般包括4个部分：
1、光电检测器，一般装在一个避光、有电磁屏蔽作用的壳体中；
2、前置放大器，用于对光电检测器输出的微弱信号进行放大；
3、电压比较器，用于去除放大器输出的噪声信号并把超过一定阈值的模拟电信号转换成电脉冲信号；
4、计数器，按照一定的时间间隔对电压比较器的输出脉冲进行计数并输出计数值。
被检样品的每一个光子的产生都可以看成是互相独立的随机事件。以光电倍增管作为光电检测器，在被检样品发光强度非常微弱的时候，每个事件都会引起光电倍增管输出一个电信号，使电压比较器相应输出一个脉冲。随着发光强度的增大，一定时间内的发光事件数量随之增大，所以数出一定时间内电压比较器输出的脉冲数目就可以知道被检样品的发光强度。
由于每个发光事件的随机性，光电检测器输出的电信号时间分布并不均匀，其中时间间隔过近的事件，其产生的信号会融合起来，在电压比较器输出端形成一个较宽的脉冲。显然，随着被检样品发光强度的增大，电压比较器输出的脉冲会愈来愈密，互相融合的也愈来愈多，从而使单位时间脉冲计数值的增加愈来愈缓慢；发光强度超过一定值后，输出的计数值反而会减小直至呈“0”输出，即输出呈现“饱和”。显然此时的计数输出值无法用于正确判断被检样品的发光强度。饱和现象限制了该技术的适用范围。
根据本发明的用于单光子计数仪的光电检测电路，克服了上述缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于单光子计数仪的光电检测电路，在被测样品发光强度偏大，计数输出呈现饱和时能保证准确的数据输出，避免误判。
根据本发明的用于单光子计数仪的光电检测电路包括：
光电检测器，用于接收光子并输出一个电信号；
前置放大器，用于放大所述光电检测器输出的所述电信号；
电压比较器，用于去除所述前置放大器输出的噪声信号并把达到一定阈值以上的模拟电信号转换成电脉冲信号；及
计数器，用于按照一定的时间间隔对所述电压比较器输出的所述电脉冲进行计数并输出计数值，
其特征在于，所述光电检测电路还包括：
低通滤波器，用于对所述前置放大器输出的所述电信号进行低通滤波，以便输出一个直流信号；及
直流放大器，用于对所述低通滤波器输出的所述直流信号进行放大，并输出一个电流平均值。
根据本发明的一个方面，其中所述光检测器是一个光电倍增管。
电流平均值检测技术成熟，电路简单，成本增加很少，而性能扩展很多。
附图说明
结合附图和下面实施例的详细说明，本发明的目的和内容会体现的更清楚，
图1示出根据本发明的光电检测电路的一个实施例。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明的实施例，在该光电检测电路中，光电倍增管1由真空罩中的光阴极K、一系列打拿极D1...Dn和一个阳极P构成。当光子打到光阴极K上时，由于光电效应，光阴极K发出电子，这些电子由另外的一系列打拿极D1...Dn加速，在每个打拿极上产生更多的电子。根据加速电压的大小和打拿极的数量，这种级联效应可以使撞击第一阴极的光子产生出105到107个电子。最后，在阳极上输出一个放大的电信号用于测量。光电光倍增管1的阳极P与前置放大器2相连。前置放大器2用于放大电光倍增管1输出的所述电信号。前置放大器2的输出端与电压比较器3相连。电压比较器3去除所述前置放大器输出信号中的噪声，然后，把达到一定阀值的模拟电信号转换成电脉冲信号。电压比较器3的输出端连接到计数器4。计数器4按照一定的时间间隔对所述电压比较器输出的所述电脉冲进行计数并输出计数值。
由于每个发光事件的随机性，光电倍增管1输出的电信号时间分布并不均匀，其中时间间隔过近的事件，其产生的信号会融合起来，在电压比较器3输出端形成一个较宽的脉冲。显然，随着被检样品发光强度的增大，电压比较器3输出的脉冲会愈来愈密，互相融合的也愈来愈多，从而使单位时间脉冲计数值的增加愈来愈缓慢；发光强度超过一定值后，输出的计数值反而会减小直至呈“0”输出，即输出呈现“饱和”。显然此时的计数输出值无法用于正确判断被检样品的发光强度。
为了解决所述问题，要对光电倍增管阳极光电流输出平均值进行检测。
在图1所示实施例中，前置放大器2的输出端还连接到低通滤波器5。低通滤波器5对所述前置放大器2输出的所述电信号进行低通滤波，以便输出一个直流信号。所述直流信号被输入到直流放大器6。直流放大器6对输入的所述直流信号进行放大，并输出一个电流平均值。根据本实施例，在受检光强度增加至单光子计数仪呈现饱和之前，已能有效检出光电倍增管的阳极光电流直流平均值；随着受检光强度增加，阳极光电流值亦相应线性增加。恰可用来弥补单光子计数法在此范围的不足。
以上描述了本发明的一个实施例，提供了电路方框图。本领域中的技术人员知道，也可以用具有类似功能的电路或器件代替本说明书及附图中所描述的电路或器件，例如，可以用光电二极管或电荷耦合器件(CCD)代替光电倍增管作为光电检测器。此外，本领域中的技术人员可以根据本发明的基本思想做出不同的变型，而不受所公开的实施例的限制，这些变型都没有超出本发明的权利要求书请求保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于单光子计数仪的光电检测电路，包括：
光电检测器，用于接收光子并输出一个电信号；
前置放大器，用于放大所述光电检测器输出的所述电信号；
电压比较器，用于切除所述前置放大器输出的噪声信号并把达到一定阈值以上的模拟电信号转换成电脉冲信号；及
计数器，用于按照一定的时间间隔对所述电压比较器输出的所述电脉冲进行计数并输出计数值，
其特征在于，所述光电检测电路还包括：
低通滤波器，用于对所述前置放大器输出的所述电信号进行低通滤波，以便输出一个直流信号；及
直流放大器，用于对所述低通滤波器输出的所述直流信号进行放大，并输出一个电流平均值。
2.根据权利要求1的光电检测电路，其中所述光检测器是光电倍增管。
3.根据权利要求1的光电检测电路，其中所述光检测器是光电二极管。
4.根据权利要求1的光电检测电路，其中所述光检测器是电荷耦合器件。
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