一種光子探測裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光子探測裝置及其使用方法，尤其涉及一種用于弱光探測的光子探測裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]隨著技術的發展，各種結構和功能的光子探測儀器層出不窮，例如光電倍增管PMT (Photomultiplier Tube)和電荷親合元件 CCD (charge-coupled device)等。光電倍增管建立在光電子發射效應、二次電子發射和電子光學理論基礎上，其可將微弱的入射光轉換成光電子。光電倍增管性能優越，用于弱光探測已有70多年的發展歷史，廣泛應用到光譜分析、遙感衛星測量、高能物理、醫學影像診斷、環境監測等多個領域。
[0003]電荷耦合元件CCD作為一種集成電路，CCD上有許多排列整齊的電容，能感應光線，并將影像轉變成數字信號，CCD是光子探測和視頻采集領域中重要的技術。
[0004]光電倍增管PMT和電荷耦合元件CCD等裝置探測光子過程中，都利用了光電子效應。當入射光的波長在光子探測裝置的光譜敏感區域內或附近時，我們可以靈敏地檢測出入射光；但是當入射光的波長與光子探測裝置的光譜敏感區域不一致時，我們測定的靈敏度將降低，甚至可能導致探測不到入射光。
[0005]提高光子探測裝置的靈敏度能增強其應用范圍，尤其是對于弱光而言，高靈敏度的光子探測裝置的作用更加突出。但現有技術中，光子探測裝置僅用一個探頭(例如PMT、CCD等)作為探測元件，該探頭的光譜敏感區域已確定，而不同樣品發射光的波長不同；故僅有發射光波長與探頭光譜敏感區域相近的樣品才能有效地被檢測，對于發射光波長與探頭光譜敏感區域不一致的樣品，其檢測靈敏度較差。
[0006]由此，改進光子探測裝置的結構以提高樣品測定的靈敏度成為我們關注的問題。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷而提供一種光子探測裝置，該光子探測裝置能提高樣品測定的靈敏度。
[0008]與此相應，本發明還提供了上述能提高樣品測定靈敏度的光子探測裝置的使用方法。
[0009]為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:一種光子探測裝置，包括轉盤，所述轉盤上設有多個光譜敏感區域互不相同的探頭，多個所述探頭分布在所述轉盤的同一個圓周上。
[0010]本發明中，所述探頭為用于光信號測定的探頭。使用本發明的光子探測裝置時，待測樣品與多個所述探頭所在的圓周上任意一點位置相對。本發明光子探測裝置的轉盤可順時針或逆時針旋轉，隨著轉盤旋轉，我們可更換測定樣品的探頭，從而得到采用不同光譜敏感區域探頭測定樣品的結果；當其它測定條件相同時，樣品發光強度的大小主要由測定所用探頭決定，測定所用探頭的光譜敏感區域與樣品發射光波長越接近，檢測靈敏度越高，測得的樣品發光強度越大，據此我們可找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域。轉盤上設置的探頭越多，越便于找出與樣品發射光子波長更接近的光譜敏感區域，在相同條件下以此光譜敏感區域與樣品發射光子波長接近的探頭測定樣品，測定靈敏度更高。
[0011]作為上述技術方案的改進，所述探頭為三個。當探頭為3個時，我們既可以找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域，也可便于制造光子探測裝置，并且節約成本。
[0012]作為上述技術方案的改進，所述探頭均勻分布在所述轉盤上。探頭均勻分布在轉盤上時，轉盤的穩定性更好。
[0013]作為上述技術方案的改進，所述探頭為光電倍增管或電荷耦合元件。
[0014]作為上述技術方案的改進，所述光電倍增管包括密封容器、用來接收光子并產生光電子的光陰極、用來接收并倍增放大所述光電子的倍增系統、用來收集所述倍增系統倍增放大的光電子的陽極、用來給光陰極和倍增系統供電的供電極，所述光陰極、倍增系統和陽極設于所述密封容器內，所述光陰極和所述倍增系統之間還設有聚焦電極。
[0015]本發明還提供了所述光子探測裝置的使用方法，所述方法包括以下步驟:(I)旋轉轉盤，使多個探頭中的一個探頭轉至與待測樣品相對的位置，測定樣品發光強度；(2)繼續旋轉轉盤，更換樣品測定的探頭；(3)比較不同光譜敏感區域探頭測定樣品的結果，找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域；(4)用找出的光譜敏感區域與樣品發射光子波長相近的探頭進行樣品測定。
[0016]本發明的有益效果為:本發明通過在轉盤上設置多個探頭，旋轉轉盤以測定不同光譜敏感區域探頭工作時樣品的發光結果，由此找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域，再用光譜敏感區域與樣品發射光子波長相近的探頭測定樣品，可提高樣品測定的靈敏度。本發明的光子探測裝置尤其適用于弱光探測，例如生物光子探測。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明所述光子探測裝置的結構示意圖；
[0018]圖2為本發明實施例1所述光電倍增管的結構示意圖。
[0019]其中，I為轉盤，20為第一探頭，21為第二探頭，22為第三探頭，3為光陰極，4為聚焦電極，5為倍增系統，6為陽極。
【具體實施方式】
[0020]為更好地說明本發明的目的、技術方案和優點，下面通過附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，本發明實施例的一種光子探測裝置，其包括轉盤1，轉盤I上設有三個探頭，三個探頭分別為第一探頭20、第二探頭21、第三探頭22，三個探頭的光譜敏感區域互不相同，第一探頭20、第二探頭21和第三探頭22分布在轉盤I的同一個圓周上。
[0023]使用時，待測樣品與三個探頭所在的圓周上任意一點位置相對。轉盤I以O為圓心，可順時針或者逆時針旋轉。測定樣品時，將第一探頭20、第二探頭21或第三探頭22旋轉至與待測樣品相對的位置，用于樣品發光強度測定；通過旋轉轉盤I可更換測定樣品的探頭，找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域。當然，轉盤I上設置的探頭可以為多個但不限于三個，例如探頭可以為2個或4個等，并且轉盤I上設置的探頭越多，越便于找出與樣品發射光子波長更接近的光譜敏感區域，但為方便制造光子探測裝置，且綜合考慮到實際過程中的成本問題，我們優選在轉盤I上設置三個探頭。
[0024]為了轉盤I的穩定性更好，第一探頭20、第二探頭21和第三探頭22均勻分布在轉盤I上。
[0025]優選地，第一探頭20、第二探頭21和第三探頭22均為光電倍增管，且所述光電倍增管的結構如圖2所示，其包括密封容器、用來接收光子并產生光電子的光陰極3、用來接收并倍增放大所述光電子的倍增系統5、用來收集倍增系統5倍增放大的光電子的陽極6、用來給光陰極3和倍增系統5供電的供電極，光陰極3、倍增系統5和陽極6設于密封容器內，光陰極3和倍增系統5之間還設有聚焦電極4。需指出的是，光電倍增除上述結構外，還可采用現有技術中的其他結構，例如:采用冷卻設備使光電倍增管降溫，以降低背景信號。
[0026]上述光子探測裝置的使用方法為:(I)旋轉轉盤，使多個探頭中的一個探頭轉至與待測樣品相對的位置，測定樣品發光強度；(2)繼續旋轉轉盤，更換樣品測定的探頭；(3)比較不同光譜敏感區域探頭測定樣品的結果，找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域；(4)用光譜敏感區域與樣品發射光子波長相近的探頭進行樣品測定。
[0027]實施例2
[0028]本發明實施例的一種光子探測裝置，本實施例光子探測裝置與實施例1的區別僅在于:轉盤I上設置的探頭為電荷耦合元件(電荷耦合元件的結構為現有技術)；本實施例光子探測裝置的其他結構及使用方法均同實施例1。
[0029]最后所應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。
【主權項】
1.一種光子探測裝置，其特征在于:包括轉盤，所述轉盤上設有多個光譜敏感區域互不相同的探頭，多個所述探頭分布在所述轉盤的同一個圓周上。
2.如權利要求1所述的光子探測裝置，其特征在于:所述探頭為三個。
3.如權利要求1或2所述的光子探測裝置，其特征在于:所述探頭均勻分布在所述轉盤上。
4.如權利要求1或2所述的光子探測裝置，其特征在于:所述探頭為光電倍增管或電荷親合元件。
5.如權利要求4所述的光子探測裝置，其特征在于:所述光電倍增管包括密封容器、用來接收光子并產生光電子的光陰極、用來接收并倍增放大所述光電子的倍增系統、用來收集所述倍增系統倍增放大的光電子的陽極、用來給光陰極和倍增系統供電的供電極，所述光陰極、倍增系統和陽極設于所述密封容器內，所述光陰極和所述倍增系統之間還設有聚焦電極。
6.一種如權利要求1所述光子探測裝置的使用方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:(1)旋轉轉盤，使多個探頭中的一個探頭轉至與待測樣品相對的位置，測定樣品發光強度；(2)繼續旋轉轉盤，更換樣品測定的探頭；(3)比較不同光譜敏感區域探頭測定樣品的結果，找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域；(4)用光譜敏感區域與樣品發射光子波長相近的探頭進行樣品測定。
【專利摘要】本發明涉及一種光子探測裝置及其使用方法。本發明的光子探測裝置包括轉盤，所述轉盤上設有多個光譜敏感區域互不相同的探頭，多個所述探頭分布在所述轉盤的同一個圓周上。本發明通過在轉盤上設置多個探頭，旋轉轉盤以測定不同光譜敏感區域探頭工作時樣品的發光結果，由此找出與樣品發射光子波長相近的光譜敏感區域，再用光譜敏感區域與樣品發射光子波長相近的探頭測定樣品，可提高樣品測定的靈敏度。
【IPC分類】G01J11-00
【公開號】CN104614084
【申請號】CN201510028809
【發明人】顧樵
【申請人】顧樵, 廣州市格威奇生物科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月20日