时间相关单光子计数课件
bh时间相关单光子计数手册
Wolfgang Beckerbh时间相关单光子计数手册第四版时间相关单光子计数模块Time-Correlated Single Photon Counting ModulesSPC-130 SPC-134SPC-140 SPC-144SPC-150 SPC-154SPC-630SPC-730SPC-830Multi SPC Software目录BH公司的时间相关单光子计数（TCSPC）仪器概览 (1)TCSPC装置的基本特征 (1)TCSPC模块的种类 (2)Simple-Tau 笔记本电脑TCSPC 系统 (6)其他时间相关光子计数装置 (6)BH TCSPC模块的测量方式 (9)BH DSC-120 共焦扫描荧光寿命成像（FLIM）系统 (18)用于Zeiss LSM 510 激光扫描显微镜的FLIM系统 (21)用于徕卡SP2及SP5激光扫描显微镜的FLIM系统 (25)用于奥林巴斯FV300及FV1000系统的FLIM系统 (26)用于尼康C1和A1的扫描头的FLIM系统 (27)皮秒激光器 (27)探测器 (29)探测器的电路 (32)连接电路 (33)仪器软件 (34)数据分析软件 (35)经典时间相关单光子计数 (37)单光子探测 (37)时间相关单光子计数 (37)经典TCSPC结构 (41)多维TCSPC (45)多探测器及多波长TCSPC (47)多维TCSPC (51)序列记录 (52)TCSPC扫描FLIM技术 (55)时间标记记录 (57)时间标记模式的成像 (59)ps和ns范围的FIFO成像 (59)微秒时间成像 (61)多模块TCSPC系统 (62)BH TCSPC模块的结构 (65)基本原则 (65)恒比定时器（CFD）及同步（SYNC）电路 (65)时幅转换器（TAC） (66)模数转换器（ADC） (66)存储控制 (67)制作模块的细节描述 (72)探测器（开始）通道中的CFD (72)SPC-x00系列 (72)SPC-x30系列................................................................................. .. (73)同步（终止）通道中的CFD (74)SPC-x00系列 (74)SPC-x30系列 (75)时幅转换器 (76)模数转换 (78)ADC误差的校正 (78)可变ADC的分辨率 (79)ADC的缩放 (80)TCSPC的探测器 (81)探测器的基本原则 (81)常规光电倍增管（PMT） (81)通道板及微通道光电倍增管（PMT） (81)PMT的阴极 (82)单光子计数型雪崩管 (84)探测器的参数 (85)增益 (85)单电子响应（时间） (86)脉冲高度的分布 (86)信号渡跃时间 (88)渡跃时间扩散及时间抖动 (88)光阴极（量子）效率 (89)暗计数率 (91)后脉冲 (92)前脉冲 (93)可选择的探测器的描述 (94)MCP PMTs (94)Hamamatsu R5600及R7400 小型PMT (95)H5783及H5773 光敏模块 (96)PMH-100及PMC-100 (97)Hamamatsu H7422 (98)Hamamatsu H7421 (99)HPM-100-40和HPM-100-50探测器 (99)单光子计数雪崩管 (106)SPAD-8八通道SPAD模块 (108)前置放大器及探测器的控制 (111)前置放大器 (111)DCC-100探测器的控制器 (112)电磁屏蔽 (114)安全使用探测器的建议 (118)BH TCSPC模块的安装 (121)基本要求 (121)软件安装 (121)首次安装 (122)安装动态连接库（DLL）及Lab View库 (122)软件更新 (123)从网页上更新 (124)新软件组件的安装 (124)软件修复 (125)卸载TCSPC软件包 (125)硬件安装-单一SPC 模块 (125)驱动器的安装 (126)硬件安装-多SPC模块 (126)软件启用 (126)模块测试程序 (127)安装中的问题 (128)在不使用SPC模块的状况下启动SPC软件 (128)SPC模块的操作 (131)探测器及参比信号的输入 (131)参比信号的产生 (131)延迟终止操作 (133)随机信号的同步 (134)系统连接 (135)单一探测器系统 (135)多探测器系统 (138)使用触发 (141)去除线缆干扰 (143)荧光寿命成像（FLIM）系统 (144)TCSPC FLIM系统的基本原理 (144)TCSPC 在激光扫描显微镜的应用 (147)用于共聚焦及多光子激光扫描显微镜的FLIM 系统的模块 (155)单一模块TCSPC FLIM系统 (155)多模块TCSPC FLIM系统 (158)典型FLIM系统的线路图 (158)单一探测器NDD FLIM系统 (159)采用单一TCSPC模块的双探测器NDD FLIM系统 (159)多波长FLIM系统 (159)多模块FLIM系统 (161)其他扫描系统 (162)DCS-120 共焦扫描FLIM系统 (163)基本系统结构 (164)DCS-120系统的连接 (165)采用压电陶瓷扫描平台的扫描系统 (169)第一束光：启动 (171)推荐系统的参数 (171)标准荧光寿命系统的设置 (172)扫描系统的设置 (174)多探测器系统 (178)TCSPC其它应用的设置过程 (178)TCSPC系统的调试（最佳化） (181)基本建议 (181)CFD及SYNC输入的配置 (182)脉冲波形 (182)上升沿的配置（只针对SPC-x00） (183)调整CFD的门限值 (184)CFD的零点值 (189)SYNC参数的最佳化 (190)调整SYNC及CFD线缆长度 (190)调整TAC的参数 (193)TAC的线性度 (194)死时间 (196)计数损失 (198)死时间的补偿 (198)堆积效应 (200)经典的堆积 (200)脉冲内的堆积 (201)阻止堆积效应 (202)高重复频率的信号 (203)激光的倍增 (204)光电倍增管的最佳化 (204)分压器 (205)感光面积 (205)与信号无关的背景噪声 (206)暗计数率 (207)检测PMT的单电子响应时间（SER） (208)PMT的快速检测 (208)光学系统 (209)镜头 (209)吸色滤光片 (210)干涉滤光片 (210)单色仪及多色仪 (210)光纤 (211)挡板（Baffles）及孔径光阑（Aperture Stops） (211)避免光反射 (211)荧光去偏振 (212)再吸收 (214)TCSPC的应用 (215)化学发光淬灭曲线的测量 (215)基于单色仪的系统 (215)时间分辨光谱 (217)基于滤光片的系统 (219)多-光谱时间分辨实验 (220)时间分辨荧光各向异性的测量 (222)锁相TCSPC (225)瞬变荧光现象 (227)叶绿素的瞬变现象 (227)停-流技术 (230)连续流动混合技术 (231)荧光及磷光淬灭的同时检测 (232)时间分辨的激光扫描显微术:原理和应用 (234)使用荧光寿命的原因 (234)生物寿命成像技术的要求 (237)激光扫描显微镜 (241)单光子激发 (241)双光子激发 (242)典型FLIM实验例子 (244)采用半导体激光器作激发光源的共聚焦FLIM (244)多路激发波长 (247)可调激发波长的共聚焦FLIM (247)多光子NDD FLIM (249)多光谱共聚焦FLIM (251)多光谱、多光子NDD FLIM (252)高速多平行通道FLIM.................................... .. (254)时间序列FLIM (257)Z轴扫描 (258)DIC FLIM (260)特殊显微技术 (261)微秒淬灭FLIM: 荧光及磷光混合寿命成像 (261)多光束扫描技术 (264)受激发射损耗显微技术（ST ED) (265)Polygon scanners (265)（显微）平台扫描系统 (267)时间分辨的近场光学（SNOM） (268)FLIM数据采集中的实际操作问题 (270)光漂白 (270)FLIM的采集时间 (271)寿命数据的箱化处理(Binning) (272)图像尺寸对采集时间的影响 (274)多指数衰减函数 (274)IRF 记录 (276)荧光去极化对衰减曲线测量的影响 (278)生物相关FLIM应用 (282)局部环境参数的测定 (282)荧光共振能量转移（FRET） (283)细胞及组织自发荧光的显微术 (291)光敏物的光动力学效应的内在及变换 (296)其他FLIM应用 (296)光学断层扫描（DOT） (298)乳腺扫描 (301)静态脑成像 (303)动态脑成像 (305)灌注检测 (307)其它DOT实验 (310)组织分光光度计 (10)肌肉及骨骼的研究 (311)DOT中的荧光寿命 (311)小动物成像 (312)DOT中的技术问题 (313)光纤中的脉冲分布 (313)激光多路技术 (314)探测器 (314)组织的自发荧光 (318)单点、多波长测定 (318)扫描系统 (319)自发荧光寿命成像 (319)眼科成像 (321)皮秒光子相关 (325)反聚束效应（Antibunching） (326)技术现状 (327)荧光相关（关联）光谱 (328)原理 (328)从TCSPC 数据中计算出FCS曲线 (329)溶液中的FCS (332)活细胞中FCS (332)门控及寿命选择FCS (333)扫描FCS (334)延迟探测器信号的相关 (336)低至皮秒的荧光相关 (336)激光扫描显微镜中的FCS (338)实用技巧 (344)时间分辨的单分子光谱 (352)脉冲整合的荧光寿命(BIFL)技术 (352)多参数荧光检测及分析 (354)单分子荧光共振能量转移（FRET）实验 (359)单分子的识别 (360)时间分辨漂移的校正 (360)光子计数直方图 (361)采用皮秒激光器进行双光子激发 (364)屏障放电 (365)正电子寿命的测量 (366)距离修正（Ranging）系统 (367)探测器的量子效率绝对值的测量 (369)光学示波器 (369)SPCM软件 (371)概览 (371)SPC主界面设置 (371)应用选项 (373)改变设置值 (374)显示及追溯参数 (374)改变显示窗口、尺寸及位置 (375)主面板上显示窗口中的鼠标 (376)数据的追溯 (377)在线显示 (377)系统参数的设置 (378)模块选择（多维SPC系统） (378)状态信息 (378)主菜单 (381)下载面板 (381)储存面板 (383)预定义的设置 (385)多文件显示 (386)数据输出，转换功能 (387)与SPC图像数据连接分析 (390)打印 (390)休眠策略 (391)系统参数 (393)操作模式 (393)单个模式 (394)示波器模式 (395)f(txy) 模式 (396)f(t,T) 模式 (398)f(t,EXT) 模式 (400)f i(T) 模式 (402)fi(EXT) 模式 (404)持续流动模式 (406)扫描同步输出模式 (409)时顺列记录模式 (411)扫描同步输入模式 (412)扫描同步输入持续流动成像 (416)扫描模式显示 (418)FIFO模式 (420)FIFO 模式运行时间的计算 (421)FIFO成像模式 (425)皮秒、纳秒分辨率下的FIFO FLIM (425)微秒寿命成像: MCS FLIM (428)控制参数（光子分布模式） (430)中心条件及过载的处理 (430)步骤 (431)周期及自动存储 (431)堆积 (431)重复 (431)触发 (431)每一步及每一周期后的显示 (432)增/减信号 (432)步进装置 (432)时间控制的参数 (433)取样时间 (433)重复时间 (433)显示时间 (433)死时间的补偿 (434)CFD参数 (434)SYNC参数 (435)TAC参数 (435)数据格式 (437)页数控制 (440)更多参数 (441)多模块SPC系统的参数管理 (442)显示参数 (443)基本显示参数 (443)2D显示参数 (444)3D 显示参数 (444)显示多维数据的子集 (446)不同显示窗口的显示参数 (448)2D Trace 参数 (449)2D曲线模式的参数追踪 (449)2D阻滞模式下的参数追踪 (451)阻滞信息 (452)3D 追溯参数 (453)窗口间隔 (455)时间窗口 (455)X及Y窗口的曲线追溯 (457)扫描XY窗口 (460)自动设置功能 (461)调整参数 (463)产生数据 (463)调整数值 (463)扫描头的控制 (465)基本扫描参数 (465)激光器的控制 (466)预览功能 (466)扫描面积 (467)指定光束位置功能 (468)扫描头的配置 (468)调整激光按钮的名称 (469)Z轴扫描 (469)显示程序 (471)2D显示 (471)鼠标箭头 (471)2D数据处理 (472)3D显示 (473)多维数据显示 (473)指针及缩放功能 (474)3D 数据处理 (476)测量的启动及终止 (477)启动 (477)暂停 (477)中止 (477)退出 (478)数据文件的构成 (479)光子分布模式数据 (479)文件头 (479)文件信息 (480)设置 (480)测量描述语句块 (481)数据语句块 (481)FIFO 数据文件 (483)设置文件 (483)FIFO 数据文件(SPC-600/630,4096 通道模式) (483)FIFO 数据文件(SPC-600/630 256通道模式) (484)FIFO 数据文件(SPC-134, SPC-144, SPC-154, SPC-830) (485)常见问题的解决 (487)如何避免损坏 (487)用SPC测试程序检测模块 (488)对不同的非线性度的基本功能检测 (488)时间分辨率的检测 (489)常见问题 (489)Bh 协助 (495)信号的路由及控制 (496)SPC-600/630 (496)SPC-700/730 及SPC-830 (497)SPC-130，SPC-134 (500)SPC-140，SPC-144,，PC-150，SPC-154 (501)DCC-100 探测器的控制器 (503)规格 (505)SPC-600/630 (505)SPC-700/730 (506)SPC-830 (507)SPC-130/134 (508)SPC-130EM / 134EM (509)SPC-140/144 (510)SPC-150/154 (511)DCC-100 探测器的控制器 (512)最大绝对额定值(适用于所有SPC模块) (513)参考文献 (514)索引 (541)。
时间相关单光子计数法测量荧光寿命-2011
时间相关单光子计数法测量荧光寿命（一）实验目的与要求目的：1、了解时间相关单光子计数法测量荧光寿命的原理和方法2、学习时间相关单光子计数荧光光度计的使用方法要求：1、掌握时间相关单光子计数法测量荧光寿命的原理；2、理解荧光寿命测量在物质定性及定量分析中的应用；3、了解时间分辨荧光光光度计的基本组成，各部件的作用；4、学习利用Origin软件处理实验数据。
（二）实验原理1 时间相关单光子计数器工作原理TCSPC（Time-Correlated Single Photon Counting）是目前主要应用的荧光寿命测定技术。
1975 年由PTI(Photon Technology International) 公司首先商品化，此外，Edinburgh Instruments、IBH、HORIBA 等公司也在生产基于TCSPC 的时间分辨荧光光谱仪。
TCSPC 的工作原理如图1 所示，光源发出的脉冲光引起起始光电倍增管产生电信号，该信号通过恒分信号甄别器1 启动时辐转换器工作，时幅转换器产生一个随时间线性增长的电压信号。
另外，光源发出的脉冲光通过激发单色器到达样品池，样品产生的荧光信号再经过发射单色器到达终止光电倍增管，由此产生的电信号经由恒分信号甄别器2 到达时幅转换器并使其停止工作。
这时时幅转换器根据累积电压输出一个数字信号并在多道分析仪(Multichannel Analyzer) 的相应时间通道计入一个信号，表明检测到寿命为该时间的一个光子。
几十万次重复以后，不同的时间通道累积下来的光子数目不同。
以光子数对时间作图可得到如图2 所示直方图,此图经过平滑处理得到荧光衰减曲线。
图1 TCSPC 的工作原理简图图2 时间相关单光子计数2 荧光寿命及其含义假定一个无限窄的脉冲光(δ函数) 激发n 0个荧光分子到其激发态，处于激发态的分子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。
假定两种衰减跃迁速率分别为Γ和k nr ，则激发态衰减速率可表示为)()()(t n k dtt dn nr +Γ-= 其中n (t ) 表示时间t 时激发态分子的数目，由此可得到激发态物种的单指数衰减方程。
实验四单光子计数
光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14）信号探测中的一种新技术。
它可以探测微弱到以单光子到达时的能量。
目前已被广泛应用于喇曼散射探测、医学、生物学、物理学等许多领域里微弱光现象的研究。
微弱光检测的方法有：锁频放大技术、锁相放大技术和单光子计数方法。
最早发展的锁频原理是使放大器中心频率与待测信号频率相同，从而对噪声进行抑制。
但这种方法存在中心频率不稳、带宽不能太窄、对待测信号缺乏跟踪能力等缺点。
后来发展了锁相放大技术，它利用待测信号和参考信号的互相关检测原理实现对信号的窄带化处理，能有效的抑制噪声，实现对信号的检测和跟踪。
但是，当噪声与信号有同样频谱时就无能为力，另外它还受模拟积分电路漂移的影响，因此在弱光测量中受到一定的限制。
单光子计数方法是利用弱光照射下光电倍增管输出电流信号自然离散化的特征，采用了脉冲高度甄别技术和数字计数技术。
与模拟检测技术相比有以下优点： 1．测量结果受光电倍增管的漂移、系统增益的变化及其它不稳定因素影响较小。
2．基本上消除了光电倍增管高压直流漏电流和各倍增级的热发射噪声的影响，提高了测量结果的信噪比。
可望达到由光发射的统计涨落性质所限制的信噪比值。
3．有比较宽的线性动态范围。
4．光子计数输出是数字信号，适合与计算机接口作数字数据处理。
因此采用光子计数技术，可以把淹没在背景噪声中的微弱光信息提取出来。
目前一般光子计数器的探测灵敏度优于10－17，这是其它探测方法所不能比拟的。
【实验目的】1．介绍这种微弱光的检测技术；了解GSZFS-2B 实验系统的构成原理。
2．了解光子计数的基本原理、基本实验技术和弱光检测中的一些主要问题。
3．了解微弱光的概率分布规律。
【实验原理】1．光子光是由光子组成的光子流，光子是静止质量为零、有一定能量的粒子，与一定的频率相对应。
一个光子的能量可由下式决定：0/E h hc νλ== （1）式中=3×108m/s ，是真空中的光速；＝6.6×10－34J s ⋅，是普朗克常数。
单光子计数ppt
在天文测光，大气测污、分子生物学、超高分辨率光谱学、非 线性光学等现代科学技术领域中，都涉及极微弱光信息的检测 问题．光子计数技术就是检测弱光信号的一种新技术．现代光 子计数技术的优点是：
(1)有很高的信噪比．基本上消除了光电倍增管的高压直流插 电流和各倍增极的热电子发射形成的暗电流所造成的影响．可 以区分强度有微小差别的信号，测量精度很高．
可降到1 ms内不到1个光子，因此实验中要完成的将是对单个光
子进行检测，进而得出弱光的光流强度，这就是单光子计数．
2．光电倍增管输出的信号波形
如图1(a)所示，光阴极上发射出的光电子，经聚焦和加速打到第
一倍增极上，将在第一倍增极上“打出”几倍于入射电子数目的
二次电子．这些二次电子被加速后打到第二倍增极上，……接连 经过几个或十几个倍增极的增殖作用后，电子数目最高可增到1 0 8
(3)脉冲高度甄别器．脉冲高度甄别器有连续可调的阈电平， 称甄别电子．只有当输入脉冲的幅度大于甄别电子时，甄别器才 输出—个有一定幅度和形状的标准脉冲．在用于光子计数时．可 以将甄别电平调节到图4中单光电产峰的下限处．
(4)计数器．计数器(或称定标器)的作用是将甄别器输出的脉冲 累计起来并予以显示．
SN RN N t sN dN N tt N N dd R R 2 tR d
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(3)脉冲堆积效应噪声．分析光子计数器的噪声和计数误差时， 除上述几个重要因外．还应考虑脉冲堆积效应．这是计数率较高 时的主要误差来源． 〔实 验 装 置〕
图6为光子计数系统实验装置示意图． 〔实 验 内 容〕
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图1
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图2
图3
将光电倍增管的阳极输出脉冲接到脉冲高度记录仪器，例如多 道分析器，作脉冲高度分布分析(PHA)，可以得到如图4所示的分 布．光阴极发射的电子(包括光电子和热发射电子)所形成的各脉 冲的幅度近于一致，造成图中的“单光电子峰”．形成这种分布 的原因是：
单光子计数
单光子计数利用光的粒子性来检测光信号的方法称为光子计数。
当光信号微弱到只有十几个光子到数千个光子的光功率时怎样检测光信号？例如激光测月装置，激光测大气层，远程激光雷达，激光测距等，其光接收机探测到的光子数都非常少，这时用一般的探测光强平均值的方法是根本测不出来的因为灵敏度最高的光电信号其本身的热噪声水平也有10-14W 。
单光子计数把入射到探测器上的一个个的光转成一个个的电像冲，采用 冲高度甄别技术，将不我信号从噪声中提取出来。
目前一般光子计数的探测灵敏度优于10-17W 。
实际上，在我们的实验室里，激光拉曼光谱技术，X 射线衍射中均用到光子计数技术。
一 实验目的1．了解单光子计数的基本组成2．掌握单光子计数的原理，特别是脉冲幅度甄别技术及其在单光子计数中的应用。
3．掌握正确的选择甄别电压幅度对光子计数结果的影响。
二 实验原理1．光子光是由光子组成的光子流。
光子的静止质量为零。
对应于频率v ，光子的能量E p 可表达为J hc hv Ep λ/==（1） 或 eV e hc Ep λ=式中的，planck 常数sec,106.634J h −×=c 为真空中的光速，e 为电子电荷。
作为一个例子，当实验用的入射光波长为600nm 的近单色光，一个光子的能量eV J Ep 2103.319≈×=−光子流量R 定义为单位时间通过某一截面的光子数。
光流强度常用光功率P 表示。
对单色光p E R p ⋅=（2） 若上例中1410−=S R ，则其光功率p 为15194103.3103.310−−×=××=p （瓦）测得光子流量，即可得到光流强度。
由于可见光的光子能量很低，当前对弱光的检测的唯一有效探测器是光电倍增管并配以高增益、低噪声的电子学系统，组成光子计数器。
2．光电倍增管（英文简称PMT ）的结构与工作原理图1 光电倍增管结构一个典型的PMT 结构如图1，其供电原理如图2。
时间相关单光子计数
的时间。由TAC将此时间成比例
的转化为相应的电压脉冲，再将
此电脉冲通过AD转换通入多通
道分析器[3]，在多通道分析器中,
这些输出脉冲均依次送人各通道
中累加贮存。就获得了与原始波
形一致的直方图。在某一时间间
隔内检测到光子的几率与荧光发
射强度成正比例, 重复多次测量
得到荧光强度衰变的规律。
4. 电子和质子传递与荧光寿命的关系。
5. 光动力学治疗的相关研究.
6. 金属纳米颗粒结合后，荧光染料的辐射衰减速率和
光稳定性得到增强。
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扩散光学层析成像（DOT）
1. 什么是扩散光学层析成像？
2. 基本原理是什么？
3. 主要应用有那些？
4. 优点
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什么是扩散光学层析成像
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TCSPC 实验方框图[3]
纳秒闸控
放电灯
激光
单色仪
荧光
单色仪
样品
光电
倍增管
光电
倍增管
放大器
放大器
甄别器
延时器
ＳＴＯＰ
ＳＴＡＲＴ
ＴＡＣ
甄别器
A/D
计算机
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多通道
分析仪
显示器
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TCSPC 经典工作方式[1]
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TCSPC原理及原理图[2]
基本原理：用一个窄光脉冲激发
样品, 然后检测样品所发射的第
[4]房喻.荧光寿命测定的现代方法与应用[J].化学通
报,2001,64(10)
[5]刘立新,屈军乐,林子扬等.荧光寿命成像及其在生物医学
单光子计数实验讲义
单光子计数实验讲义一 实验目的1. 掌握使用光子技术的方法对微弱信号进行检测及实验的操作过程;2. 2.了解光子计数方法的基本原理光电倍增管（PMT ）的工作原理。
二 实验仪器光源，PMT，制冷器，外光路,计算机。
三 实验原理在弱光信号检测中，当光强微弱到一定程度时，光的量子特征开始突出起来。
例如：He-Ne 激光光源，其每个光子的能量为3.19×10-19焦耳。
当光功率小于10-11瓦时，相当光子的发射率为108光子数/秒，即光子的发射周期约为10-8秒，刚好是PMT 输出脉冲可分辨的极限宽度（即PMT 响应时间）。
这样，PMT 的输出呈现出脉冲序列的特点，可测得一个个不重叠的光子能量脉冲。
光子计数器就是利用光信号脉冲和噪声脉冲之间的差异，如幅度上的差异，通过一定的鉴别手段进行工作，从而达到提高信噪比的目的。
单光子试验框图入图1所示。
（一）基本原理单光子计数法利用在弱光下光电倍增管输出信号自然离散化的特点，采用精密的脉冲幅度甄别技术和数字计数技术，可把淹没在背景噪声中的弱光信号提取出来。
当弱光照射到光电子阴极时，每个入射光子以一定的概率（即量子效率）使光阴极发射一个电子。
这个光电子经倍增系统的倍增最后在阳极回路中形成一个电流脉冲，通过负载电阻形成一个电压脉冲，这个脉冲称为单光子脉冲。
如图1所示，横坐标表示PMT 输出的噪声与单光子的幅度电平（能量），纵坐标表示其幅度电平的分布概律。
可见，光电子脉冲与噪声分布位置不同。
由于信号脉冲增益相近，其幅度相当好的集中在一个特定的范围内，光阴机反射的电子形成的脉冲幅度较大，图1单光子实验框图图2 PMT 输出脉冲分布而噪声脉冲则比较分散，它在阳极上形成的脉冲幅度较低，因而出现了“单光电子峰”。
用脉冲幅度鉴别器把幅度低于的脉冲抑制掉，只让幅度高于的脉冲通过就实现了单光子计数。
放大器的功能是把光电子脉冲和噪声脉冲线性放大，应友谊顶的增益，上升时间≤3ns，这就要求放大大器的通频带宽达到100MHz，并且有较宽的线性动态范围和较低的热噪声，经过放大后的信号要便于脉冲幅度鉴别器的鉴别。
《单光子计数实验》PPT课件
锁相放
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108 109
3.3×10-11 3.3×10-10
大
4
光子计数器只能测量微弱光和超微弱光的功 率，不能测量功率大于10-10W的光束功
光子
K
A
R1
D1
D2
Dn
率，不能测量含有多光子的光脉冲功率。
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光电倍增管的工作原理如图1所示。它
是一种噪声小、高增益的光电传感器，当弱
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一、实验目的：
1.观察微弱光的光量子现象； 2.研究鉴别电压（阈值）对系统性能的影
响，确定最佳鉴别电压（阈值）； 3.了解光子计数器的信噪比，测试光子计
数器的最低暗计数率和最小可检测光计 数率； 4.学习用光子计数器测量微弱光信号的原 理与技术。
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二、实验原理和仪器结构
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三 实验内容
软件安装后，从“开始”菜单执行 “程序”组中的“GSZF－2A”组，即可启 动GSZF－2A控制处理系统。 工作界面介绍
进入系统后，首先弹出如图13的友好 界面，等待用户单击鼠标或键盘上的任意 键；当接收到鼠标、键盘事件或等待五秒 钟后，马上显示工作界面（如图14）。
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计数器的作用是在规定的测量时间间隔内将
甄别器的输出脉冲累加计数。
2.2 结构
光源:
用高亮度发光二极管作光源，波长
中心500nm，半宽度30nm。为提高入射光
的单色性，仪器准有窄带滤光片，其半
宽度为18nm。
接收器:
接收器采用CR125光电倍增管为接收器。
实验采用半导体致冷器降低光电倍增管