高分辨率高效率三维正电子发射断层扫描成像探测器研发

小动物正电子发射断层扫描成像(Positron Emission Tomography,PET)是临床前生物医学研究的重要工具,但小动物 PET要同时达到高空间分辨率和高效率必须使用三维深度测量探测器。本工作使用位置灵敏雪崩光二极管(Position-Sensitive Avalanche Photodiode,PSAPD)和位置灵敏硅光电倍增管(Position-Sensitive Silicon Photomultipliers,PS-SiPM)双端读出,测量了晶体大小为0.7～0.44 mm的高分辨率硅酸镥晶体阵列,其中对一种最新研发成功的 PS-SiPM进行了首次测试。首先对 PS-SiPM和 PSAPD的信噪比进行了测量,然后对使用 PS-SiPM和 PSAPD的双端读出探测器模块的晶格分辨图、能量分辨率和相互作用深度分辨率分别进行了测量。实验发现,PSAPD的信噪比远远优于 PS-SiPM,使用 PSAPD的探测器可以分辨0.44 mm的晶格阵列和最好达到1.4 mm的深度分辨率,而使用 PS-SiPM的探测器模块可以分辨0.7 mm的硅酸镥晶体阵列和达到2.9 mm的深度分辨率。从得到的晶格分辨图、能量分辨率和相互作用深度分辨率上来看,使用 PSAPD的探测器模块要优于使用 PS-SiPM的探测器。这需要提高 PS-SiPM的信噪比来进一步提高探测器分辨更小截面晶格的能力,提高 PS-SiPM微单元的数量来降低饱和效应从而提高探测器的相互作用深度分辨率。从实验结果可以看出,基于 PSAPD的三维相互作用深度测量 PET探测器具有更好的性能,今后计划使用新的 PS-SiPMs和 SiPM阵列进行该类型探测器的研发。     

光传感器的研究进展及应用

光传感器是光信息检测中的关键部件。本文着重介绍了半导体雪崩光电二极管的研究现状和应用，以及一种新型的单光子探测器－真空雪崩光电二极管的结构，原理和特性。     

锁定放大技术在感烟火灾探测器响应阀值测量中的应用

响应阀值是光电感烟探测器的一项重要的性能指标.根据GB4715-2005要求感烟探测器的响应阀值检测时,需要测量光辐射强度.使用雪崩光电二极管测量光辐射强度时,存在由电压纹波、温度漂移、运算放大器偏置电压与偏置电流导致的测量误差的问题.本文采用锁定放大技术对上述误差进行抑制.为验证效果制作了实物样机,并设计了对比实验....     

基于APD线列的单光子探测计数研究

单光子探测系统可以对单个光子进行探测;探测系统含有探测部分、淬灭电路部分和计数部分;探测部分主要由工作在盖革模式下的雪崩光电二极管组成;在盖革模式下的雪崩光电二极管发生雪崩后不能自然停止,淬灭部分主要为了主动抑制雪崩电流,快速降低雪崩电压,以达到提高探测效率,降低错误计数的目的;APD线列产生多个光子脉冲信号,计数部分的主要功能是对多路光子脉冲信号进行计数、显示并且可以控制每路APD的比较电压,保证每路APD淬灭电路的正常工作。     

化学发光定量免疫分析仪的研究

化学发光定量免疫分析仪是以单光子计数器为核心,采用32位ARM7.0单片机作为控制中心,并通过标准的RS-232串口连接及信号传输指令,实现与PC机的通讯.该产品与发光免疫分析试剂盒和专用的免疫数据分析管理系统配合使用,能够满足各类临床及基础医学领域内高灵敏度定量和定性免疫测试的要求.     

激光陀螺中雪崩光电管增益温度补偿

为保证激光陀螺中雪崩光电二极管(APD)在温度变化的情况下始终处于最佳工作状态,从APD的倍增机理出发,分析了温度对雪崩增益的影响,建立了虚警率与APD倍增因子的数学模型,并采用监测雪崩噪声平均过阈率的方法,得到器件的实际击穿电压温度系数γ=6.088×10-3/℃,按实测γ进行温度补偿,有利于提高APD增益的稳定性。     

基于硅光电二极管的动力锂电池火灾探测器设计

随着动力锂电池在汽车行业大量的应用,火灾事故也越来越频发。传统的烟温感探测器触发灭火依赖环境温度突变,造成灭火器喷射滞后,不利于电池灭火。为了准确探测电池明火,设计了一种基于硅光电二极管的火灾探测器,复合了烟雾、温度和气体传感器,能够在电池热失控早期阶段发出初级预警,在电池起火阶段发出高级报警。电池箱高压放电试验表明,探测器可对出现在电池箱内不同位置的电火花迅速响应,对探测电池火灾具有重要意义。     

光电传感器及其应用

光电器件种类多,使用光电传感器可进行非接触式检测,传感器使用寿命长,对被检物无损害。适用于长距离检测,用途广泛。本文分析了光电倍增管、光电开关管、光电耦合器等光电传感器件的工作原理和典型的控制电路。     

基于改进高速单光子探测器的复合跟踪控制系统设计

由于半导体红外、光电倍增管单光子探测器受到噪声数据的影响,使得光子计数统计结果不精准,导致应用跟踪系统后,存在控制效果差的问题;利用雪崩光电二极管探测入射光和雪崩现象,改进高速单光子探测器;通过反馈控制环节实现猝灭,终止雪崩,将电压恢复到偏置电压;利用改进后的探测器设计单光子探测信号检测电路,获得所需要的基准电平,完成复合跟踪控制系统的硬件结构设计;设计信号传输计数控制流程,并结合判别公式确定高速单光子探测器与单个因素跟踪度;调节单光子探测器发射触发信号,根据所得到的信号确定组合跟踪脉冲光子数,以此为依据调整跟踪方案,完成系统软件结构设计;实验结果表明,改进后的高速单光子探测器在复合跟踪控制系统应用中,在38.5 ns时计数达到220个,与实际结果一致,具有较好的跟踪控制效果。     

基于背向拉曼散射的分布工光纤温度传感器APD最佳雪崩增益的分析

本文分析了基于背向拉曼散射的分布式光纤温度传感器中光电接收用雪崩光电二极管雪崩增益对接收电路信噪比的影响，给出了使传感器系统接收电路输出信号噪比最大这一最佳意义下ＡＰＤ雪崩增益的表达式并进行了分析，实验结果和理论分析基本一致。     

纳米材料光电探测器

纳米材料光电探测器的开发是纳米材料应用研究的一个重要分支.本文以几种纳米颗粒制作的光电探测器为例,讨论了随着纳米颗粒材料研究的深入,对光电探测器的研发带来的巨大影响.     

闭环温度控制的APD光电探测器设计

针对微弱光信号探测系统中雪崩光电二极管(APD)在工作中的温漂特性,提出了一种适合APD的闭环温度控制方法.该方法将APD、热敏电阻器和TEC制冷器集成在同一组件中,采用模拟电路深度负反馈技术实现闭环温度控制,并运用经典的控制理论建立数学模型对PID电路进行优化,保证了APD探测电路的增益稳定性.试验表明:该系统中APD光电探测器温度控制精度为±0.1℃,输出电压波动约为±0.5 mV,很好地抑制了外界温度变化对APD增益的影响.     

新型激光入侵探测器及其应用

激光器自从二十世纪六十年代以来，已广泛应用在工业、农业、医疗、国防和科技等各个领域，本文将就由激光技术导入安防应用的激光入侵探测器，简单介绍其原理、工作方式及功能特点。     

基于背向拉曼散射的分布式光纤温度 传感器APD最佳雪崩增益的分析

本文分析了基于背向拉曼散射的分布式光纤温度传感器中光电接收用雪崩光电二极管雪崩增益对接收电路信噪比的影响,给出了使传感系统接收电路输出信号信噪比最大这一最佳意义下APD雪崩增益的表达式并进行了分析,实验结果和理论分析基本一致。     

新型光电多道电子能谱探测器研制初探

研究了用于Ｘ光电子谱的多道检测系统，其中包括ＭＣＰ倍增、荧光屏电光转换、光电二极管阵列光电转换等，它可将能量分析器出口处带电粒子的能理与空间信息并行地取得，再以串行的方式输出，可以得到高分辨率下最好的检测效率，而且可工作在单位子计数的高精度状态，介绍了该系统各环节的分步实验、线型１２８象元光电二极管阵列的采样方法、模拟能谱实验结果。     

适用于大气监测的高灵敏度传感器——光电倍增管

光电位中增管是一种用途广泛的高灵敏度光传感器。本文论述了光电倍增管的工作原理、主要特点是在大气监测中的应用。     

间接祸合光电探测器的讨论

分析了间接耦合光敏器件，结果表明，一个开路受光大ｐ－ｎ结并不能改善器件光电探测的灵敏度和探测率，其原因是开路ｐ－ｎ结“注入电流”被抽取的机理难以实现。     

光电倍增管性能和应用的研究

光电子应用技术是一门新兴的高新技术,当前还处于发展阶段。相信它在21世纪必将有重大创新并迅速崛起。本文介绍了光电倍增管的基本结构,分析了光电倍增管的特性及应用,以供参考。     

一个高速、低DCR SPAD设计与仿真

采用有源淬灭和有源复位电路,设计一种全集成高速、低暗计数率(DCR)单光子雪崩二极管探测器(SPAD)。与被动式淬灭电路相比,该结构通过减小流过SPAD的雪崩电荷,以减少后脉冲、热激发以及二次雪崩的概率,它可在纳秒级内反馈关断雪崩并准备好下一次探测,因而具有更快的相位转换速度、更少的计数损失和更高的灵敏度,非常适用于高速、高灵敏度的光子探测领域。仿真时采用SPAD的SPICE简化模型和MATLAB增强模型,综合考虑瞬态特性和暗记数率特性。