多足化合物的分子内激基缔合物形成及pH对其荧光的影响

研究了含萘脲基多足化合物溶液的稳态和瞬态光物理行为,由于分子内不同足间脲基的相互作用干扰了萘基的π-π叠合,使分子内萘基的激基缔合物生成受到影响,实验表明：由于三足化合物存在着给电子叔胺基因,因此当萘基被激发时,可因分子内的光诱导电子转移而导致荧光猝灭,正因如此,在三足化合物归一化后的稳态光谱中激基缔合物的发光强度很弱,用皮秒级单光子记数技术测得该化合物的瞬态荧光为三指数衰变过程,其中最长寿命的物种,即属于生成激基缔合物后再分解为萘激发态的部分仅占总量的4％,与稳态的结果相一致,工作表明对这类可用作荧光化学敏感器的三足化合物,如利用其激基缔合物的强度变化为其识别外来物种的敏感部位并不适合,相反。如引入的外来物种能影响化合物的分子内光诱导电子转移,进而影响萘基的发光强度,则是一较好的判别外来物种是否已进入主体的标志。     

单光子探测器的研究进展

单光子探测器能够探测极微弱光信号, 具有较高的灵敏度, 在民用和国防领域都有广泛的应用。近年来, 随着科学技术的飞速发展, 在传统光电探测器件不断优化和改进的同时, 其它新型光电探测器件也得到了极大发展且取得了重要技术成果。为深入了解单光子探测器的技术发展现状和趋势, 总结了目前具有代表性的单光子探测器在研究现状、技术难点和最新技术突破等方面的关键信息, 分析了光电倍增管和雪崩光电二极管等传统单光子探测器的优势与不足以及之后的技术发展方向, 同时还介绍了超导纳米线单光子探测器和基于新型2维材料的雪崩光电二极管等几类具有良好光电性能和巨大发展潜力的新型单光子探测器, 并对其发展前景进行了展望。     

Single Photon Detection of InGaAs／InP APD Based on Gated-mode Operation at Telecom Wavelengths

Based on the commercially available avalanche photodiodes, the basic needs of gated-mode operation for single photon are discussed. Gated-mode technique based on the experimental data for detection of single photon is analyzed at communication wavelengths so that the basic operation parameters can decide properly for efficient detection of single photon. The bias voltage has related to the punch-through voltage in combining the cooling technique with synchronization to decrease the dark counts.     

时间相关单光子计数记录快速荧光寿命图像

基于时间相关单光子计数(TCSPC)的荧光寿命成像(FLIM)的获取时间取决于成像的图像尺寸、样品寿命的精度及样品计数率.对于高密度荧光团样品,如染色组织或植物细胞,当前可用的样品计数率与TCSPC荧光寿命成像技术最高的计数率接近.该文描述了在高计数率下TCSPC性能,并估计计数损失及堆积效应.结果表明,整个体系的寿命误差比预料的要小.因此,TCSPC FLIM可在获取时间低于1 s的情况下记录寿命图像.为增加FLIM时间序列记录,利用存储交换技术,在采集下一个光子期间读取正在记录的数据,使用两个平行TCSPC模块,可以每秒两幅图像记录荧光寿命时间序列.该技术可应用于活体植物组织叶绿素的瞬态测量.     

单光子晶体管

通常，用单光子控制其他光束是很困难的，因为光子间很难发生相互作用。物理学家相信，如果将光子挤压在狭小的空间例如量子点或光腔中的单原子上，就可能使它们发生相互作用。挤压可以增强它们的电磁场，大大提高相互作用的几率。     

X射线脉冲星导航探测器的微通道板甄选

根据应用于X射线脉冲星导航系统的大面阵X射线探测器对微通道板(MCP)性能的要求,研究了甄选微通道板的方法。确定了甄选微通道板的4个关键参量,分别是增益的均匀性、阻抗匹配、暗计数率、增益系数。针对这4个参量设计了相应的测试实验,制定了甄选MCP的流程,并对采用该流程甄选出的MCP进行了幅值和计数率的测试。测试结果显示:采用单通道阳极接收信号时,每一个探测单元的幅值存在的相对误差各不相同,第i个探测单元输出的信号幅值的最大相对误差Δ1i和最小相对误差Δ2i的波动分别为7%~13.5%,3%~6.7%;而采用四通道共享阳极时输出信号的Δ1i为7.8%、Δ2i为3.1%;单通道阳极计数率之和(n=n1+n2+n3+n4)与四通道共享阳极计数率N的相对误差为4.38%,小于预估值10%。上述实验结果表明该甄选方法能够甄选出满足探测器要求的MCP。     

Ξ型介质中相对载波包络相位对脉冲特性的影响

利用数值模拟方法,研究了单光子共振及完全非共振情况下相对载波包络相位(RCEP)φ对在Ξ型三能级原子介质中传播的双色超短脉冲波形及频谱特性的影响。结果表明:在单光子共振情况中,RCEP对双色脉冲的传播形式及频谱特性有显著的控制作用。RCEP的大小可以决定脉冲振幅大小、传播速度快慢、脉冲分裂与否及子脉冲数目多少。当φ=π时,在传播过程中,脉冲不再发生分裂,而且脉冲的形状和强度基本保持不变。在完全非共振条件下,脉冲分裂不再发生,比单光子共振情况的频率范围大得多的超连续谱可以被得到。虽然RCEP对脉冲形式和频谱特性的影响不如单光子共振时那样强烈,但改变值φ仍可以使频谱范围及不同频率的强度分布有明显的改变。当φ=0时,可得到频谱更宽、连续性更好、高频分量强度更大的超连续谱。     

极低温下高灵敏太赫兹探测阵列的信号读出

太赫兹(THz)波段的高灵敏探测器在诸多前沿领域中有着巨大的应用价值。超导量子电容探测器(QCD)是一种在THz波段具备单光子探测能力的高灵敏直接探测器,且可实现大规模阵列。对阵列而言,可靠的读出技术是其性能发挥的基本保障。本研究利用零差读出技术进行了QCD信号读出与表征。微波同相正交(IQ)混频器是零差读出电路的重要组成元件,故对IQ混频器进行了详细表征与校准,通过排除其不平衡性对探测器信号读出的影响,提高了测量的可靠性。在此基础上,对QCD的THz响应信号进行了测量,结果显示QCD响应信号与理论预期结果高度一致。此外,所构建的零差读出电路还可用于高灵敏超导微波动态电感探测器(MKID)阵列等极低温(15 mK以下)探测器的信号读出,为高灵敏THz探测器的开发奠定了良好的基础,具有较高的应用价值。     

微处理器在单光子电脑断层中的新应用

OMEGA500型单光子电脑断层(SPECT)系统是美国制造的一种比较先进的核医学系统。最近,由于采用了SENTINEL微处理器,使该系统以崭新的面目出现。 新设计的SENTINEL数字微处理器代替了原来OMEGA500中的某些电子学线路,可以提供一套系统校刻参数。这些校刻参数能提高SPECT系统总的性能,包括能量分辨率、线性度和均匀性。     

基于国产InGaAs/InP APD的高速单光子探测

InGaAs/InP雪崩光电二极管(InGaAs/InP APD)是近红外单光子探测器的核心器件之一,其国产化已成为趋势.InGaAs/InP APD工作于1.25 GHz门控盖革模式下,由于APD本身的电容特性,单光子触发产生的雪崩电信号被尖峰噪声所湮没,采用低通滤波的方法可以将有效雪崩信号从尖峰噪声提取出来.为了探讨国产APD的参数水平,对不同温度不同探测效率下国产InGaAs/InP APD的暗计数及后脉冲概率,时间抖动性等相关性能参数进行了测量,并与国外数据进行了对比.当国产InGaAs/InP APD工作于-25 ℃,探测效率10 ％时,暗计数可低至9.9 X10 7/gatc,后脉冲仅为1.5这表明在InGaAs/InP APD这一领域,我国已接近国外水平,但仍有一定的进步空间.