[发明专利]一种基于双层MCP像增强器的单光子相机在审
| 申请号： | 201910128104.3 | 申请日： | 2019-02-21 |
| 公开（公告）号： | CN109708767A | 公开（公告）日： | 2019-05-03 |
| 发明（设计）人： | 任文贞;方正军;金鹏程;梅林 | 申请（专利权）人： | 中智科仪（北京）科技有限公司 |
| 主分类号： | G01J11/00 | 分类号： | G01J11/00;G01N21/64;G01N21/01 |
| 代理公司： | 山东博睿律师事务所 37238 | 代理人： | 曲成武 |
| 地址： | 102200 北京市昌平区*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 像增强器 单光子 相机 天文观测 光电成像设备 时序控制模块 单光子探测 单光子信号 工作原理 计数原理 门控模块 生物荧光 微光信号 刑事勘查 遥感遥测 医学影像 耦合镜头 大面阵 光纤锥 盖板 探测器 壳体 成像 探测 检测 应用 | ||
1.一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，其特征在于，包括：双层MCP像增强器(202)、光纤锥耦合镜头(203)、探测器(204)、时序控制模块(205)和门控模块(206)；
双层MCP像增强器(202)用于微弱光信号的增益、放大；
光纤锥耦合镜头(203)，利用光纤对光线的全反射将双层MCP像增强器(202)放大后的光信号耦合到探测器(204)的靶面上；
探测器(204)，用于采集光纤锥耦合镜头(203)耦合的光信号；
时序控制模块(205)，用于实现数据外触发的信号开启时序控制，及内部时序的外部导出；
门控模块(206)，用于控制曝光时间及门宽控制。
2.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，特征在于，所述单光子相机还包括：前盖板(201)、后盖板(208)、壳体(207)，用于将双层MCP像增强器(202)、光纤锥耦合镜头(203)、探测器(204)、时序控制模块(205)和门控模块(206)进行封装。
3.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，特征在于，
双层MCP像增强器(202)包括：光阴极(101)、双层微通道板(102)和荧光屏(103)；双层MCP像增强器(202)将入射到光阴极(101)的微弱光信号转化为电信号，并通过双层微通道板(102)的多级放大进行电子倍增，倍增后电子打到荧光屏(103)上，通过电-光信号转化，最终实现光信号的增益、放大。
4.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，特征在于，双层MCP像增强器(202)采用荷兰Photonics公司Hot s20系列双层像增强器，增益：55000倍，量子效率30％@500nm。
5.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，其特征在于，光纤锥耦合镜头(203)通过融拉法工艺将多跟单模光纤合束形成锥形光纤，传递函数：>60lp/mm，表面光洁度<1/5λ@632nm。
6.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，其特征在于，其特征在于，探测器(204)采用德国Image Source公司DFK33UX273型探测器，分辨率：1440*1080，像元尺寸：3.45μm，帧频：238fps。
7.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，其特征在于，时序控制模块(205)，最大外触发频率：125MHz，时间分辨率：10ps，脉冲宽度：2ns-10s。
8.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，其特征在于，门控模块(206)，最短选通时间：3ns，抖动<30ps。
9.根据权利1所述的一种基于双层MCP像增强器的单光子相机，其特征在于，所述单光子相机以单光子计数模式进行数据采集：首先是对探测器暗噪声计数，设定计数阈值，进行扣除；单帧采集，对有效光信号的像元区域光信号进行计数为1，其他像元区域计数为0；多帧采集，对单帧计数结果进行累加；通过多帧计数累加，重构成二维大面阵的灰度图，形成图像。
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