一种准实时光电倍增管扣背景装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信号测量技术领域，尤其指一种准实时光电倍增管扣背景装置。
【背景技术】
[0002]光电倍增管(PMT)是一种灵敏度极高的光电转换器件，且有较高的频率响应，常用来实现微弱光信号的探测，应用于光谱分析、遥感卫星测量、高能物理、医学影像诊断、环境监测、天文研究等领域。
[0003]光电倍增管具有105~108的电流增益，其阴极噪声对测量有较大影响，所以人们用常闭模式减少PMT的噪声，同时还可以减少PMT的前历效应。
[0004]实际检测中，由于背景光变化对信号光的影响，会给测量造成较大误差。因此，考虑设计一种具有扣背景功能的门控电路，利用该电路实现两次采样:一次采样信号光与背景光的叠加，一次仅仅采样背景光，再利用差分的方式扣除背景光对信号的影响，从而达到提尚测量准确性的目的。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单，且能够有效提高测量准确性的一种准实时光电倍增管扣背景装置。
[0006]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0007]—种准实时光电倍增管扣背景装置，包括有能够将光信号转换为光电信号的光电倍增管，光电倍增管的管座与双脉冲触发电路信号连接，光电倍增管的管座还与用于接收光电信号的数据采集卡信号连接，双脉冲触发电路与用于向样品池内的样品发射激光使样品发出荧光的激光器信号连接，双脉冲触发电路还与数据采集卡信号连接。
[0008]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括:
[0009]上述的双脉冲触发电路包括两路脉冲产生电路:
[0010]一路:信号输入端经U11A、UllB与所述数据采集卡信号连接；
[0011]另一路:信号输入端经Ul 1C、UllD后与单稳态触发器U12A的第2引脚信号连接，单稳态触发器U12A的第13引脚与单稳态触发器U13A的第2引脚信号连接，单稳态触发器U12A的第4引脚与单稳态触发器U13B的第10引脚信号连接，单稳态触发器U13A的第13引脚和单稳态触发器U13B的第5引脚分别与U14A的第2引脚和第3引脚对应连接，U14A的第I引脚经UllE的第10引脚输出，输入到U15三态收发器的第2~9引脚后，从U15的第11-18引脚输出与所述光电倍增管信号连接。
[0012]上述的单稳态触发器的型号为74LS221。
[0013]上述的三态收发器的型号为74LS245。
[0014]与现有技术相比，本实用新型一种准实时光电倍增管扣背景装置利用双脉冲触发电路产生两个门控脉冲，第一个门控脉冲使光电倍增管接收荧光和背景光，转换为光电信号后由数据采集卡进行采集，第二个门控脉冲使光电倍增管接收背景光，转换为光电信号后由数据采集卡进行采集，数据采集卡根据第一次得到的叠加了背景光的荧光信号以及第二次得到的背景光信号，处理后得到扣除了背景光的荧光信号而完成测量；本实用新型能够有效去除背景光对荧光信号的影响，从而大大提高测量的准确性。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构方框图；
[0016]图2是图1中的双脉冲触发电路图；
[0017]图3是单稳态触发器74LS221的功能图表；
[0018]图4是三态收发器74LS245的功能图表；
[0019]图5是光电倍增管门控脉冲时序图；
[0020]图6是光电倍增管扣背景装置的脉冲时序图；
[0021]图7是本实用新型在不同天气情况下信号采集对比图；
[0022]图8是采用滤光片循环采集方法得到的归一化荧光强度图；
[0023]图9是采用本实用新型采集得到的归一化荧光强度图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0025]如图1和图2所示为本实用新型的结构示意图，
[0026]其中的附图标记为:光电倍增管1、双脉冲触发电路2、数据采集卡3、样品池4、激光器5ο
[0027]本实用新型一种准实时光电倍增管扣背景装置，包括有能够将光信号转换为光电信号的光电倍增管1，光电倍增管I的管座与双脉冲触发电路2信号连接，光电倍增管I的管座还与用于接收光电信号的数据采集卡3信号连接，双脉冲触发电路2与用于向样品池4内的样品发射激光使样品发出荧光的激光器5信号连接，双脉冲触发电路2还与数据采集卡3信号连接。
[0028]实施例中，双脉冲触发电路包括两路脉冲产生电路:
[0029]一路:信号输入端经Ul 1Α、UllB与所述数据采集卡3信号连接；
[0030]另一路:信号输入端经U11C、UllD后与单稳态触发器U12A的第2引脚信号连接，单稳态触发器U12A的第13引脚与单稳态触发器U13A的第2引脚信号连接，单稳态触发器U12A的第4引脚与单稳态触发器U13B的第10引脚信号连接，单稳态触发器U13A的第13引脚和单稳态触发器U13B的第5引脚分别与U14A的第2引脚和第3引脚对应连接，U14A的第I引脚经UllE的第10引脚输出，输入到U15三态收发器的第2~9引脚后，从U15的第11-18引脚输出与所述光电倍增管I信号连接。
[0031]实施例中，单稳态触发器的型号为74LS221。
[0032]实施例中，三态收发器的型号为74LS245。
[0033]上述的准实时光电倍增管扣背景装置的实现方法，包括以下步骤:
[0034]步骤一:启动激光器，激光器发出Q开关同步信号触发双脉冲触发电路发出脉冲信号，双脉冲触发电路发出两路脉冲，一路触发数据采集卡工作，另一路触发光电倍增管工作；
[0035]步骤二:双脉冲触发电路发出第一个门控脉冲使光电倍增管在激光到来前打开，激光器出发激光照射样品池内的样品产生荧光，光电倍增管接收荧光和背景光，并转换为光电信号后输出至数据采集卡，同时双脉冲触发电路发出的第一个门控脉冲触发数据采集卡接收叠加了背景光的荧光信号；
[0036]步骤三:双脉冲触发电路发出第二个门控脉冲使光电倍增管工作，这时激光消失，光电倍增管接收背景光，并转换为光电信号后输出至数据采集卡，同时双脉冲触发电路发出的第二个门控脉冲触发数据采集卡接收背景光信号；
[0037]步骤四:将步骤二得到的叠加了背景光的荧光信号扣除步骤三中得到的背景光信号，得到荧光信号，完成测量。
[0038]光电倍增管扣背景装置的脉冲时序图如图6所示。
[0039]为避免杂散光与日光对微弱荧光检测的干扰，选择带门控的光电倍增管，通常光电倍增管处于常闭状态，需接收信号时通过正脉冲将光电倍增管打开，接收荧光信号。对于同样幅度的光脉冲输入，无门控信号时，光电倍增管输出只是有门控信号时的1/1000，对提高信噪比和防止光电倍增管长期受强光照射引起的疲劳受损和拖尾起到很好的作用。当脉冲宽度小于2.8us时，光电倍增管输出是一定的。双脉冲触发电路为光电倍增管提供脉冲信号，使处于常闭状态的光电倍增管在脉冲信号的上升沿到来时打开，接收荧光信号。
[0040]双脉冲触发电路中采用单稳态触发器，单稳态触发器只有一个稳定的状态O或者是I。单稳态触发器的工作特点是:(I)在没有受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器保持在稳态；(2)在受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器翻转，进入“暂稳态”