| cyqdesign | 2007-03-12 15:40 |
基于光電倍增管的光子計數儀設計長期以來，人們大多采用光度計作為主要檢測儀器，其原理是通過光電轉換器件將光信號轉換為電信號，再加以放大。其主要特點是結構簡單、性能穩(wěn)定；但靈敏度低、線性范圍窄。隨著現代量子物理學的發(fā)展以及人們對光的微觀特性認識的逐步深入，出現了一種被稱為單光子計數器的新型光電器件。這種光子計數儀的靈敏度及線性范圍均已超過常規(guī)檢測技術能達到的水平。它能在檢測不到任何光線存在，即所謂“全黑環(huán)境”中正常工作，最主要的是該方法具有無輻射，無須對廢液后續(xù)處理的投入。 光電倍增管的結構 光電倍增管是一種真空器件。它由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）等組成。典型的光電倍增管按入射光接收方式可分為端窗式和側窗式兩種類型。圖1所示為端窗型光電倍增管的剖面結構圖。其主要工作過程如下：當光照射到光陰極時，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統(tǒng)，并通過進一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。因為采用了二次發(fā)射倍增系統(tǒng)，所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區(qū)的輻射能量的光電探測器中，具有極高的靈敏度和極低的噪聲。另外，光電倍增管還具有響應快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點。  圖1 端窗型光電增管的剖面結構圖 Intersil公司的定時/計數器82C54是8253的改進型，操作方式及引腳與8253完全相同。它的改進主要反映在82C54的計數頻率更高，可高達12MHz。片內包含3個獨立的16位計數通道，每個計數通道有6種工作方式，可由程序設置和改變，所有的輸入／輸出電平信號都與TTL兼容。 光子計數儀的設計 1 總體方案設計 基于儀器整體安裝及可維護性的考慮，儀器采用整體形式，包括對儀器的控制、鍵盤操作及顯示、儀器的傳動部分及光子檢測部分。采用96微孔板作為測量載體；為增強測量的定位準確度和運行的平穩(wěn)性，光電檢測系統(tǒng)以固定方式檢測樣品，送樣機構可按要求進行Y方向及X方向順序運動。采用可視性強的液晶顯示器，可顯示儀器當前所處狀態(tài)及每孔測量結果。定義20種可選擇的測量時間，可對微孔板的任意行數定義測量；數據輸出采用外接打印機，原始數據可在主機獨立測量完畢后由打印機輸出。計算機控制測量可完全替代單機測量的功能，同時可在Windows的操作軟件包下進行樣品區(qū)、標準區(qū)、陰陽性孔位定義、測量及數據處理。 采用日產光電倍增管作為光子檢測裝置的核心部分。傳動系統(tǒng)采用齒杠、齒輪傳動與同步帶、齒輪傳動相結合的形式，送樣器（孔板托盤）、光電檢測裝置在開機后及測量完畢均定位在初始位置；送樣器及光電檢測裝置的傳動系統(tǒng)采取互相垂直的獨立運動機構。計數儀采用MGL（S）24064帶背景光綠色顯示屏的顯示器，89C55單片機控制，82C54計數，外接中文打印機，和單片機通過RS232通信。具體硬件電路如圖2所示。  | |