[实用新型]一种单光子计数放大/甄别电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及信号放大/甄别和计数电路，具体涉及单光子探测系统的信号放大/甄别和计数电路。主要用于囚禁汞离子微波频标中光电倍增管输出信号的放大处理和计数。

背景技术

囚禁汞离子微波频标是一种全新的囚禁离子物理体系，研制的新型原子钟具有高稳定度、高可靠性。是下一代高性能地面守时和星载原子钟的主要候选。在囚禁汞离子微波频标实验中，信号的检测是由光电倍增管、商用的前置放大器和光子计数器完成的。为实现囚禁汞离子微波频标的应用，必须实现系统的小型化、一体化。同时，商用检测仪器成本高、体积庞大。

光子计数就是光电子计数，是利用光电探测系统将光子的光信号转化为能够计数的电脉冲信号，并通过对电信号的计数来表征光强度。特别是当光流强度小于10-10W时，光子流量下降到每毫秒不到一个光子，单光子探测系统能够实现微弱光信号强度的检测。单光子探测不仅在囚禁汞离子微波频标的研究中得到应用，同时在其它物理实验中的荧光信号探测，高分辨率光谱测量，高速现象探测等方面以及量子信息，高能物理，天文测光，生物发光，精密测量等领域也有着广泛的应用。

单光子信号放大/甄别和计数是单光子探测的重要环节，是将光电倍增管输出的微弱光电信号转化为可以直接被计算机及软件接收处理的晶体管晶体管逻辑电路（TTL）计数信号。现有的单光子信号放大/甄别和计数技术是采用独立的前置放大器和光子计数仪进行放大和计数，设备成本高，体积大，不利于提高系统的集成度和小型化应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种单光子放大/甄别电路。该电路由前置放大器、电压比较器、计数器和电平转换器组成。该电路是将光电倍增管输出的电信号经过前置放大，电平甄别祛除噪声，脉冲计数和逻辑电平转换，输出可以直接由计算机及软件接收处理的晶体管晶体管逻辑电路（TTL）信号。本实用新型将大大提高单光子检测装置电路系统的集成度，可使其小型化，并降低成本。

为实现上述目的，本实用新型的一种单光子放大/甄别电路的构成与连接关系为：

电源经稳压器U5的+5伏电源连接到放大器U1的Vcc+端，电源经稳压器U6的-5伏电源连接到放大器U1的Vcc-端，放大器U1的IN-输入端与地之间分别跨接4001二极管D1、4001二极管D2和50欧电阻R1，二极管D1和二极管D2的正负极相反，放大器U1的IN+输入端与地之间跨接50欧电阻R2；放大器U1的OUT-输出端经0.1微法电容C1连接到电压比较器U2的no inverting input输入端，放大器U1的OUT+输出端经0.1微法电容C2连接到电压比较器U2的inverting input输入端；

电压比较器U2的Vs+端连接到稳压器U5的+5伏电源，电压比较器U2的Vs-端连接到稳压器U6的-5伏电源，电压比较器U2的no inverting input输入端经1千欧电阻R3接地，电压比较器U2的no inverting input输入端经20千欧可变电阻Rw经13千欧固定电阻R5连接到稳压器U5，电压比较器U2的inverting input输入端经1千欧电阻R4接地；电压比较器U2的                                                output输出端连接计数器U3的时钟输入端Cc、_E1和_E2，电压比较器U2的 output输出端经1千欧电阻R6与U6的-5伏电源连接，电压比较器U2的Q output输出端经1千欧电阻R7与U6的-5伏电源连接；