[实用新型]抑制暗计数的单光子计数电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种抑制暗计数的单光子计 数电路。

背景技术

单光子探测技术是一种微光探测技术，在生物发光、量子通信、大气 污染检测、放射探测、天文研究、高灵敏度传感器等领域有着广泛的应用。 单光子探测技术采用的光电接收器件主要有光电倍增管、单光子雪崩二极 管。在采用这些光电接收器件的单光子探测系统中，暗计数是其重要的噪 声来源，降低暗计数是单光子探测系统提高探测灵敏度的重要手段。暗计 数主要来源于热激发、隧道贯穿和掺杂缺陷处的势阱，热激发会使电子从 满带跃迁到空带，同时会在满带中产生空穴，这些电子空穴经雪崩倍增后， 会产生暗计数。

目前也有用来减少暗计数的方法，但是通常都是采用制冷技术降低光 电器件的温度来实现的，但是这对一些精密器件来说，会对发展有一定限 制，这种方法会增加整个系统的功耗、成本和体积。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种结构简单、成本低、在室温条件下能 够减少暗计数的单光子计数电路。

本实用新型包括第一MOS管MN1、第二MOS管MN2、第三MOS管MN3、 第四MOS管MN4、第五MOS管MP1、电容C1、A/D转换器、处理器和计数器。 所述第五MOS管MP1和第一MOS管MN1的栅极均连接信号输入端IN，第五 MOS管MP1的漏极连接电源电压VDD；所述第一MOS管MN1的漏极与第五 MOS管MP1的源极及第二MOS管的栅极相连；第一MOS管MN1的源极接地， 第一MOS管MN1和第五MOS管MP1构成CMOS反相器；所述电容C1的一端 接电源电压VDD，另一端接第三MOS管MN3的漏极，第三MOS管MN3的源 极接第二MOS管的漏极，第二MOS管MN2的源极接地；所述第三MOS管MN3 的栅极接信号CLK；第四MOS管MN4的漏极和源极分别接在电容C2的两端， 第四MOS管MN4的栅极接复位信号RESET；第二MOS管MN2的漏极作为输 出端口OUT1，输出端口OUT1连接到A/D转换器；所述A/D转换器的输出 端OUT2连接处理器U；所述处理器的输出端OUT3连接计数器Q。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型根据暗计数脉冲的宽度随机性，以及有效脉冲的宽度稳定 性这一特点，利用复位电路以及源跟随器将脉冲宽度转化为与宽度大小成 比例的模拟电压值，再通过A/D转换器，将模拟电压值转化为数字量；A/D 转换器的输出值包括暗计数脉冲和有效脉冲的转化值，其中包括随机变量 和常量。A/D转换器的输出值传输到处理器，处理器分辨出常量和随机变 量，剔除随机变量，同时将常量输出到计数器，计数器进行计数。消除的 那部分随机变量即产生的暗计数脉冲，从而达到本实用新型抑制暗计数的 效果。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1，抑制暗计数的单光子计数电路，包括第一MOS管MN1、第二 MOS管MN2、第三MOS管MN3、第四MOS管MN4、第五MOS管MP1、电容C1、 A/D转换器、处理器和计数器。第五MOS管MP1和第一MOS管MN1的栅极 均连接信号输入端IN，第五MOS管MP1的漏极连接电源电压VDD；第一MOS 管MN1的漏极与第五MOS管MP1的源极及第二MOS管的栅极相连；第一MOS 管MN1的源极接地，第一MOS管MN1和第五MOS管MP1构成CMOS反相器； 电容C1的一端接电源电压VDD，另一端接第三MOS管MN3的漏极，第三MOS 管MN3的源极接第二MOS管的漏极，第二MOS管MN2的源极接地；第三MOS 管MN3的栅极接信号CLK；第四MOS管MN4的漏极和源极分别接在电容C2 的两端，第四MOS管MN4的栅极接复位信号RESET；第二MOS管MN2的漏 极作为输出端口OUT1，输出端口OUT1连接到A/D转换器；A/D转换器的输 出端OUT2连接处理器U；处理器的输出端OUT3连接计数器Q。

如图1和2所示，该抑制暗计数的单光子计数电路抑制暗计数的原理：