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专利号: 2017110908098
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-05-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法,其特征在于包含以下步骤:

(1)探测准备阶段:在激光激发荧光物质发射激光前,首先将计数单元里面的数据清零,关断计数电路的清零信号,使计数电路处于待计数状态;

(2)探测阶段:经过一定时间延时后,开启荧光寿命成像芯片的探测窗口进行测量,通过三个特定时间的探测窗口对荧光衰减光强进行探测,其中前两个探测窗口位于衰减前期,且相互交叠50%,第三个时间窗口位于荧光衰减的末期,与前两个窗口呈离散分布;

(3)数据读出阶段:将上述测量数据读出利用Newton-Rhapson公式,计算出最终的荧光寿命。

2.根据权利要求1所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法,其特征在于所述探测阶段具体包括利用激发Ex信号控制激光源发射激光,当激光脉冲激发后,延时Tdel1时间后,单光子雪崩二极管探测器控制信号Ve上升,使单光子雪崩二极管探测器阳极与偏置电压Vb导通,此时偏置电压Vb电压较低,单光子雪崩二极管探测器阳极A点电位被拉低,单光子雪崩二极管探测器两端电压升高,从而使能进入盖革模式,与此同时门控选通信号Win被打开,若检测到光子脉冲,选通电路将会把信号传播到下一级电路,经过Tw的探测时间,门控选通信号Win拉低,信号传输通路被关断,与此同时单光子雪崩二极管探测器控制信号Ve上升,单光子雪崩二极管探测器与偏置电压Vb再次导通,此时偏置电压Vb电压较高,单光子雪崩二极管探测器阳极A点电位也将被拉高,单光子雪崩二极管探测器阳极电压降低,退出盖革模式,经过门控电路后通过整形电路将光子脉冲整形为等宽方波,再将信号送入计数电路,控制信号Sw1与Sw2控制两个计数器的工作状态,将不同探测窗口探测到的光子记录在不同的计数器之中,延时Tdel2时间后开启探测窗口三Tw3的探测,探测窗口三Tw3测量方式与探测窗口一Tw1相同,探测窗口宽度不同,重复测量探测窗口一Tw1与探测窗口三Tw3窗口n/2次,然后开始针对探测窗口二Tw2与探测窗口三Tw3窗口的探测,测量方式与次数和探测窗口一Tw1与探测窗口三Tw3相同。

3.根据权利要求2所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法,其特征在于所述Tdel1与Tdel2时间均由外部信号控制。

4.根据权利要求2所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法,其特征在于所述n的取值范围是200到600。

5.根据权利要求2所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法,其特征在于所述探测窗口一Tw1与探测窗口二Tw2通常在3ns~7ns。

6.根据权利要求1所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法,其特征在于所述数据读出阶段具体包括将探测窗口一Tw1与探测窗口三Tw3的测量数据与探测窗口二Tw2与探测窗口三Tw3的测量数据分两次读出,Twi,窗口探测的光子数为Ni,i的取值范围为1,2,3,其中:由探测窗口一Tw1和探测窗口二Tw2得到的荧光寿命为

τ=-TW[ln(N2/N1)2]

针对探测窗口三(Tw3),由Newton-Rhapson公式,计算出

其中s=Tw/τ,参数x和y是两个与探测窗口时间相关的参数,利用测得数带入上式可以得到两组荧光寿命值,将计算出的荧光寿命值取平均最终得到最终的荧光寿命。