單光子探測(cè)器后脈沖概率的測(cè)量開題報(bào)告-開題報(bào)告(編輯修改稿)
2025-02-24 07:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 SPCM1 Laser TAC Stop Start MCA PC OA SPCM2 Optical shielded L 圖二 脈沖激光的自關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線以及相應(yīng)的暗計(jì)數(shù) 由圖二（ a）可知，自關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線在前一雪 崩脈沖后的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)為 0。這段零計(jì)數(shù)時(shí)間大于 TAC 的死時(shí)間，因此它受到的是 SPCM 死時(shí)間的影響。在 SPCM 死時(shí)間內(nèi)，探測(cè)器的工作電壓低于雪崩電壓，不可能產(chǎn)生后脈沖及暗計(jì)數(shù)。從圖中可以很容易的得到單光子探測(cè)器的死時(shí)間約為 50 ns。 在死時(shí)間結(jié)束后，自關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線上出現(xiàn)了一個(gè)很尖銳的峰（ A峰）。 A峰持續(xù)很短時(shí)間（約 3 ns）后，曲線開始緩慢的下降。圖像表明，單光子探測(cè)器在死時(shí)間結(jié)束后的 3 ns 時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放出大量的后脈沖。在 t 300 ns時(shí)，后脈沖出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)高于暗計(jì)數(shù)的概率，光子計(jì)數(shù)的主要噪聲 為后脈沖。隨著時(shí)間的推移，后脈沖出現(xiàn)的概率逐漸減小。在 t 1200 ns后，自關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線已基本接近暗計(jì)數(shù)曲線（圖二b），后脈沖出現(xiàn)的概率已經(jīng)遠(yuǎn)小于 SPCM 的暗計(jì)數(shù)率，暗計(jì)數(shù)成為光子計(jì)數(shù)測(cè)量中的主要噪聲。后脈沖主要存在于探測(cè)器死時(shí)間后幾百納秒的時(shí)間內(nèi)。為了減小后脈沖對(duì)于光子測(cè)量的影響，必須選擇盡可能窄的同步門控信號(hào)。 自關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線在 t = 1340 ns 的地方出現(xiàn)了曲線的最高峰（ B 峰），這對(duì)應(yīng)于脈沖激光器發(fā)出下一個(gè)光脈沖的時(shí)間。插圖為 B峰放大后的形狀。從插圖中可以看出， B 峰的半高寬度為 3 ns，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光脈沖的寬度，因此它是由單光子探測(cè)器的時(shí)間抖動(dòng)（ Timing jitter）引起的。在分子熒光壽命測(cè)量中，熒光壽命大多為納秒量級(jí)，這種大的時(shí)間抖動(dòng)必然嚴(yán)重影響到熒光壽命測(cè)量。 B 峰在 104最大值處的寬度為 20 ns，這個(gè)參數(shù)可以用于設(shè)置最佳同步門控信號(hào)寬度。在 t 1400ns 的地方，仍然會(huì)測(cè)量到后脈沖或暗計(jì)數(shù)事件，這是由于脈沖光的平均光子數(shù)遠(yuǎn)小于 1，后脈沖或暗計(jì)數(shù)仍然有可能觸發(fā) TAC 的停止事件。 依據(jù) B 峰的面積以及入射到探測(cè)器的平均光子數(shù)，可以對(duì)自關(guān)聯(lián)函數(shù)曲線進(jìn)行歸 一化處理，得到的概率曲線即為單個(gè)雪崩脈沖引起后脈沖的概率，結(jié)果如圖三所示 100m1101001k10k100k1M1001021041060 400 800 1200 1600048 Counts of autocorrelation function3 n s FW H M2 0 n s FW ( 1 04)M Dark counts 0 250 500 750 1000 1250107106105104 Ex p e ri m e n t a l d a t a T h e o
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