生物光子学4-02剖析.ppt

（3）反比例计数 在极微弱光信号测量中，在预置计数时间内可能只得到微小的计数，测量结果的信噪比很低。 若按预定的信噪比要求预置数，再测量达到这个计数所需要的时间，即为反比例计数，计数器A测得的结果为 该计数方式在给定的预置数条件下对不同强度的信号测量结果的信噪比相同。 * 4.3 微弱光信号的电探测技术 * 2、 光子计数系统的测量误差 * 4.3 微弱光信号的电探测技术 * 由光电倍增管、甄别器与计数器的死时间造成的计数损失现象总称为脉冲“堆积效应”。 * 1）脉冲堆积效应误差 信号脉冲都有一定的宽度，平均看来，计数率越高，光子到来的间隔时间越短，加之光子到达的时间又是随机的，因而会形成前后光电子脉冲的堆积，使脉冲计数少于实际光脉冲，这就是计数损失。 4.3 微弱光信号的电探测技术 * * 2）本底噪声的扣除 当光信号非常微弱而使光子计数器又处于低计数率工作时，要特别考虑本底噪声的扣除和起伏。本底噪声是测量误差的主要来源。 A）当背景光恒定时，采用恒扣法； B）当测量环境的背景计数速率不恒定时，采用斩波法扣除本底计数。 4.3 微弱光信号的电探测技术 * * 恒扣法 用两个速率和容量相同的计数器A和B，在相同的时间内，使B计数器对背景光计数，A计数器对信号光加背景光计数，通过减法电路完成运算A-B，即可扣除背景光的影响。 4.3 微弱光信号的电探测技术 * * 斩波法 通过周期的切断与接通光路，交替地产生“背景”与“信号+背景”的计数率。斩波的定时参考方波作为计数闸门同步计数器A和B，使计数器A累加“信号+背景”计数，计数器B累加“背景”计数。积累在计数器A和B中的数据通过运算电路可分别得到（A-B）、（ A+B）输出。 信号脉冲：A-B=（S+N）-N=S 总 脉 冲：A+B=（S+N）+N 对于光电倍增管，随机噪声满足泊松分布，其标准偏差为： 于是信噪比为： 4.3 微弱光信号的电探测技术 * 使用光子计数器的注意事项： （1）光子计数器只能用于对连续的微弱光信号进行检测。 （2）不产生堆积效应时的计数率占总计数率的比例为： 当Ri tω＝1时，不堆积效应计数率达到极大值。输入光子发射率要小于1/ tω ，由此限制了可以探测的最大光功率 (tω为PMT的响应时间） 。 * 4.3 微弱光信号的电探测技术 * （3）鉴别器的死时间 （4）减少光电倍增管输出的暗电流。 （5）选择合适型号的光电倍增管以及合适的工作参数。减少光电倍增管在工作时可能遇到的各种干扰，如接地干扰、电磁干扰等，其输出电缆线应尽可能地缩短。 * 4.3 微弱光信号的电探测技术 * Quiz 2 光电探测器的噪声主要有哪几类。 微弱光信号的探测技术有哪些，工作原理有何不同？ * * * 散粒噪声:shot noise * * 产生－复合: generation and recombination * * * * 触发信号VB与输入待测信号VA保持同步，相当于提供一个参考信号。触发信号VB经过延时电路，以保持对信号VA固定部位取样，并产生脉宽可调的取样脉冲以控制取样门开断。待测信号VA经放大，然后经过取样门积分器进行积累平均。 * 取样积分器的核心组件是取样门和积分器，通常采用取样脉冲控制RC积分器来实现，使在取样时间内被取样的波形作同步积累，并将所积累的结果(输出)保持到下一次取样 * * * * * 太阳宇宙线的主要成分是质子和电子，也包括少量其他核成分。太阳活动激烈时，在磁场结构复杂的活动区中，磁场梯度很强的区域，可能发生质子耀斑。 这是气相色谱中的一个基本概念,死时间指不被固定液吸附或溶解组分的保留时间。通常把空气或甲烷视为此种组分来测定死时间,测定它们从进样到柱后出现峰的浓度最大的时间,死时间正比于色谱柱中空隙体积的大小。空隙体积主要指色谱柱在填充后柱管内固定相颗粒间所剩留的空间。 信号的累加是靠采样－保持电路的功能来实现，即采用取样脉冲控制RC积分器，使在取样时间内被取样的波形作同步积累，并将所积累的结果(输出)保持到下一次取样。 tg AD 门脉冲 发生器 前放 输入信号 触发信号 门脉冲 R C 积分器 采样门 * 取样积分器的核心组件是取样门和积分器； 4.3 微弱光信号的电探测技术 * 指数累加过程是在一个RC积分器中按下式对电容进行充电： 累加过程： 但是由于充电过程是脉冲式的，门脉冲的周期为tp（也即输入信号的周期），而每个脉冲充电时间只有tg，因此要考虑到脉冲的占空比（t=n tg ）。 TC=RC为时间常数，当t=TC时，Vo=0.632Vi 。 * 4.3 微弱光信号的电探测技术 * 指数累加过程及OTC（观察时间常数）的概