專利名稱：一種多路光電倍增管的增益值相對測量法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖及傳感器技術，特別是光電倍增管光電性能測量技術領域。
背景技術：
光電倍增管是一種技術成熟，使用廣泛的光探測器件，廣泛應用于光子計數、極微弱光探測、化學發(fā)光、生物發(fā)光研究、極低能量射線探測、分光光度計、旋光儀、色度計、照度計、塵埃計、濁度計、光密度計、熱釋光量儀、輻射量熱計、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設備中。一般情況下，光電倍增管光譜響應特性的長波段取決于光陰極材料，光電倍增管出廠時僅為用戶提供陰極和陽極的光照靈敏度。由于光電倍增管的生產和加工工藝決定，同工藝同批次的光電倍增管在相同工作電壓下其電流放大倍數相差也可能是巨大的，可能存在兩倍以上甚至更大差異。在使用多光電倍增管精密測量的儀器設備中，必須在使用前對每一只光電倍增管的工作電壓、增益、分辨以及其線性進行測量，包括篩選出不符合要求的光電倍增管。其測量結果的精度對后續(xù)組裝生產的儀器設備的測量精度都會產生影響，在大規(guī)模工業(yè)生產時，需要進行測試挑選的光電倍增管數量也會比較龐大。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種多路光電倍增管的增益值相對測量法，利用該方法在，可以進行同時多路測量，提高光電倍增管的測量效率，通過刻度和相對比較的方法，可以排除環(huán)境以及溫度對測量系統(tǒng)的影響，提高測量精度。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
將一照射光源通過遮光片均等地分成互不串擾的多路光源，每路光源的光用一根光纖引導并耦合到一個光電倍增管的光敏表面，在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路，在各光電倍增管的輸出端分別連接整形放大電路和數據采集電路；
再將以上多路光源中的其中一路光源確定為標準路，其余的則為其他通路，標準路上相連的光電倍增管定義為標準光電倍增管；
將標準光電倍增管先后偶合在每路光源的光纖輸出端，固定標準管的測量電子學通路，并測量信號幅度，得到每路光源的光路光通量修正系數Ln，它刻度了各通路的光接收和傳遞差異；將標準的光源通路和標準電倍增管輸出分別接在各個通道的電子學通路上測量信號幅度，得到每路光源的電子學修正系數Dn，它刻度了電子學線路的固有差異；
將標準光電倍增管與標準路耦合；將待測光電倍增管分別耦合到其他通路上，同時進行測量，分別得到標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值和其他路被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值，通過以下公式得到被測光電倍增管增益修正值:
被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值XLnXDn/標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值。
本發(fā)明通過控制工作電壓變化和光源光通量變化，可以同時測量多路光電倍增管的增益，提高了測量效率。多路測量中的一路固定使用同一只光電倍增管，將該路定為標準路。每次測量其他路與標準路進行比較來修正外界因素產生的漂移，同時引入兩個修正系數，即光路光通量修正系數和電子學通路修正系數來修正通路的固有差異，可以消除測量過程中各種環(huán)境影響，從而提高測量精度。每批次測量結束后，保留標準通路的光電倍增管，只換下測量通路的各光電倍增管，測量各自的增益，并用電倍增管增益修正值進行修正。本發(fā)明所述照射光源為發(fā)光二極管，使用脈沖產生器控制發(fā)光二極管發(fā)光強度和頻率，以及信號的形狀。本發(fā)明還采用遮光片將一照射光源均等地分成互不串擾的多路光源，用光纖引出各路光源，所述光纖使用熱縮管封裝避光。
圖1為本發(fā)明測量系統(tǒng)示意圖。圖2為多路光電倍增管相對測量系統(tǒng)流程圖。圖3為12路分光情況下遮光片結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，整個系統(tǒng)分為四部分:光源及光源控制系統(tǒng)1、分光系統(tǒng)2、電子學測量系統(tǒng)3和刻度系統(tǒng)4:
光源及光源控制系統(tǒng)I包括產生光源的發(fā)光二極管LED和控制二極管發(fā)光的脈沖電路。發(fā)光二極管的選取應根據需要用該光電倍增管測量的物質其發(fā)光波長峰值與強度決定；通過脈沖電路控制發(fā)光二極管的發(fā)光頻率與光通量；通過電脈沖的形狀來控制光脈沖的形狀。根據需被檢測的光電倍增管用途，例如光電倍增管用于測量LYSO晶體發(fā)光，發(fā)光二極管則選取藍紫光二極管，其發(fā)光峰值波長為420nm，與LYSO晶體峰值波長一致。分光系統(tǒng)2由磨砂光導、遮光片和光纖構成。發(fā)光二極管嵌入圓柱型磨砂光導正中心；光導另一面與遮光片耦合。遮光片由圓形厚金屬板構成。如系統(tǒng)共有12路測量，那么如圖3所示，在遮光片的一個環(huán)狀上排列12個孔，每個孔到遮光片的圓心距離相等，孔間間距相等。發(fā)光二級管由于結構本身造成發(fā)出的光在4 π立體角內是非均勻的，為使發(fā)光二極管到達遮光片的光能夠基本均勻，二極管軸心通過遮光片中心，并使用磨砂光導進行混光，并增加光源到遮光片適當距離，使光源光到達遮光片每個孔光通量盡量均勻且最大。每個孔的直徑與傳輸光的光纖相當。首先要對整個分光系統(tǒng)進行避光處理，遮光片上的12個小孔引出12根光纖，為保證各個光路不發(fā)生串擾，光纖使用黑色熱縮管包裝，光纖另一頭耦合到一圓形光導固定，該圓形光導與光電倍增管端窗等大。使用同一只標準光電倍增管連接固定的電子學先后耦合到每一路的光纖輸出端。在相同光源下，測出每一路的光通量大小，給出每一路的光路光通量修正系數Ln。該測量過程中發(fā)光二極管發(fā)光的光通量不宜過高或過低，應控制在通過遮光片單孔光通量能讓標準光電倍增管工作在線性工作區(qū)間即可。
如圖1、2所示，電子學測量系統(tǒng)3由供電高壓、分壓電路、整形放大電路和數據采集構成。在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路，在各光電倍增管的輸出端分別連接整形放大電路和數據采集電路。每路光路對應一路電子學測量系統(tǒng)和數據獲取路，使用標準光源和標準光電倍增管連接不同電子學通道進行測量，可以得到每路的電子學系統(tǒng)的差異，即光源的電子學修正系數Dn，由該測量值得到每路的電子學差異修正系數提供刻度系統(tǒng)使用。測量光電倍增管性能時，通過控制供電高壓，測量不同高壓下光電倍增管的增益曲線，相同高壓下不同光強光電倍增管的增益變化曲線。刻度系統(tǒng)4是按兩步來完成的，測量前通過使用標準光電倍增管進行比較測量，根據得到的光路光通量修正系數Ln和電子學修正系數Dn對測量結果進行通道之間固有差異的修正。測量中相對于標準管測量的修正可以消除環(huán)境溫度，電阻熱噪聲和光源飄動等誤差，提高整個系統(tǒng)的測量精度。將12個測量通路中確定一路為標準路，將標準光電倍增管與標準路耦合，固定該光路以及后端測量電子學。將11只待測光電倍增管分別耦合到其他11通路的圓形光導上，改變光強度和光電倍增管的高壓同時進行增益測量，每一批次測量只替換11通路的光電倍增管。測量時得到標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值和其他路被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值，可以得到被測光電倍增管的增益修正值。修正公式為:
被測光電倍增管增益=被測光電倍增管測量增益X被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值XLnX Dn/標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值。其中，Ln代表第η路光路光通量修正系數，Dn代表第η路電子學修正系數。
權利要求
1.一種多路光電倍增管的增益值相對測量法，其特征在于包括以下步驟: 將一照射光源均等地分成互不串擾的多路光源，每路光源對應一根光纖將光引導到光電倍增管的光敏表面，在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路，在各光電倍增管的輸出端分別連接整形放大電路和數據采集電路； 再將以上多路光源中的其中一路光源確定為標準路，其余的則為其他測量通路，標準路上相連的光電倍增管為標準光電倍增管； 將標準光電倍增管先后偶合在每路光源的光纖輸出端，固定標準管的測量電子學通路，并測量信號幅度，得到每路光源的光路光通量修正系數Lh ;將標準的光源通路和標準電倍增管輸出分別接在各個通道的電子學通路上測量信號幅度，得到每路光源的電子學修正系數Dn ； 將標準光電倍增管與標準路耦合；將待測光電倍增管分別耦合到其他通路上，同時進行測量，分別得到標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值和其他路被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值，通過以下公式得到被測光電倍增管增益修正值: 被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值XLnXDn/標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值。
2.根據權利要求1所述多路光電倍增管的增益值相對測量法，其特征在于:所述照射光源為發(fā)光二極管，使用脈沖產生器控制發(fā)光二極管發(fā)光強度和頻率，以及信號形狀。
3.根據權利要求1所述多路光電倍增管的增益值相對測量法，其特征在于:采用遮光片將一照射光源均等地分成互不串擾的多路光源，用光纖引出各路光源，所述光纖使用熱縮管封裝避光。
全文摘要
一種多路光電倍增管的增益值相對測量法，涉及光纖及傳感器技術，將一照射光源通過遮光片均等地分成多路光源，每路光源的光用一根光纖引導并耦合到一個光電倍增管的光敏表面，在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路、整形放大電路和數據采集電路。本發(fā)明通過控制工作電壓變化和光源光通量變化，可以同時測量多路光電倍增管的增益，提高了測量效率。多路測量中的一路固定使用同一只光電倍增管，將該路定為標準路。每次測量其他路與標準路進行比較來修正外界因素產生的漂移，同時引入兩個修正系數，即光路光通量修正系數和電子學通路修正系數來修正通路的固有差異，可以消除測量過程中各種環(huán)境影響，從而提高測量精度。
文檔編號G01J1/10GK103091073SQ201310065409
公開日2013年5月8日 申請日期2013年3月1日 優(yōu)先權日2013年3月1日
發(fā)明者吳和宇, 呂琦雯, 王濤, 居小平 申請人:江蘇中惠醫(yī)療科技股份有限公司