单光子计数太赫兹雷达直接探测方法与性能研究

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作者 刘康 武烘萱 +2 位作者 易俊 王宏强 罗成高 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期904-916,共13页

针对远距离非合作目标探测,现有太赫兹雷达由于受到发射机功率低、大气衰减效应等因素影响,其作用距离有限,难以满足对目标的预警探测应用需求。为提升太赫兹雷达探测能力,该文研究了基于单光子探测技术的目标超灵敏探测方法,利用单光... 针对远距离非合作目标探测,现有太赫兹雷达由于受到发射机功率低、大气衰减效应等因素影响,其作用距离有限,难以满足对目标的预警探测应用需求。为提升太赫兹雷达探测能力,该文研究了基于单光子探测技术的目标超灵敏探测方法,利用单光子探测器替代传统雷达接收机,有望显著提升太赫兹雷达的作用距离。首先,该文分析了太赫兹单光子雷达信号光子数的统计规律,从微观角度阐述了目标的回波特性,进一步,结合超导量子电容探测器的特点,建立了太赫兹单光子目标探测模型;此外,推导得到太赫兹单光子雷达目标检测性能数学表达式,并通过仿真实验对目标检测性能进行了验证和分析,获得了雷达检测性能曲线;最后开展了时间分辨太赫兹光子计数原理验证实验,通过回波脉冲计数的方式实现了目标高精度测距。该文工作将为太赫兹频段超灵敏探测技术及单光子雷达系统的研究与发展提供支撑。 展开更多

关键词 太赫兹雷达 单光子雷达 单光子计数 探测模型 死时间

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单光子计数闪烁探测器灵敏度标定方法 被引量：3

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作者 何小安 李朝光 +3 位作者 易荣清 苏明 张奇玮 阮锡超 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期176-180,共5页

根据NaI(Tl)闪烁探测器可用于单光子计数的特性,探索了一种测量放射源入射下闪烁探测器脉冲电荷谱来实现其绝对灵敏度标定的方法。实验对标定系统的电荷数字转换记录器进行了绝对标定,得到了用于ICF实验中重要诊断设备滤波-荧光谱仪的Na... 根据NaI(Tl)闪烁探测器可用于单光子计数的特性,探索了一种测量放射源入射下闪烁探测器脉冲电荷谱来实现其绝对灵敏度标定的方法。实验对标定系统的电荷数字转换记录器进行了绝对标定,得到了用于ICF实验中重要诊断设备滤波-荧光谱仪的NaI(Tl)闪烁探测器的绝对灵敏度。灵敏度标定数据不确定度小于10%,较传统的放射源标定方法(15%)显著提高,同时标定能量范围扩大到100keV以上。最后,实验结果与Geant4模拟程序计算的结果进行了比对,符合得较好。 展开更多

关键词 闪烁探测器 单光子计数 灵敏度 标定

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皮秒分辨荧光光谱测量的延时分幅扫描单光子计数技术 被引量：3

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作者 任兆玉 王水才 +2 位作者 贺俊芳 白晋涛 侯洵 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期42-44,共3页

介绍并分析了我们创建的一套以雪崩光电二极 (APD)为探测手段的皮秒分辨延时分幅扫描单光子计数荧光光谱测量装置 ,该装置具有高信噪比和高灵敏度 ,可对 5 pw的荧光信号快速响应。创新性地采用了延时分幅扫描技术 ,最大限度地发挥光电... 介绍并分析了我们创建的一套以雪崩光电二极 (APD)为探测手段的皮秒分辨延时分幅扫描单光子计数荧光光谱测量装置 ,该装置具有高信噪比和高灵敏度 ,可对 5 pw的荧光信号快速响应。创新性地采用了延时分幅扫描技术 ,最大限度地发挥光电探测器优越性 ,将系统的时间分辨率提高了 16 7倍。 展开更多

关键词 皮秒分辨 延时分幅扫描 单光子计数 超快光谱测量 探测器

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基于时间相关单光子计数的荧光寿命成像技术 被引量：2

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作者 盛翠霞 李田泽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1731-1734,共4页

采用时域法中的时间相关单光子计数方法记录荧光寿命,时间相关单光子计数采用多波长通道同时记录荧光光子数,可以提高计数效率和信息量,还可以在稳态图像中分离不同荧光团,形成4维图像。并采用多光子激发技术,利用长波长光源发出的两个... 采用时域法中的时间相关单光子计数方法记录荧光寿命,时间相关单光子计数采用多波长通道同时记录荧光光子数,可以提高计数效率和信息量,还可以在稳态图像中分离不同荧光团,形成4维图像。并采用多光子激发技术,利用长波长光源发出的两个或多个光子可以激发出一个短波长的光子。多个光子必须几乎同时到达激发点,才能提供被激发分子足够的能量以产生荧光。多光子激发波长较长,生物组织对其散射减小,因而可以穿透到更深层的组织,从而提高荧光成像深度和空间分辨力,并减少对活体样品的损伤。 展开更多

关键词 荧光寿命 时间相关单光子计数 多光子激发 多波长成像

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日盲微通道板光电倍增管的单光子计数 被引量：1

5

作者 黄敏 丁辉敏 付强 《光电子技术》 CAS 1994年第2期127-131,共5页

介绍了单光子计数的基本原理和测试方法,报道了我们研制的日盲微通道板(MCP)光电倍增管的单光子计数特性。

关键词 微通道板 光电倍增管 单光子计数

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用单光子计数系统检测微弱光信号 被引量：6

6

作者 吴丽君 《大学物理实验》 2011年第3期23-25,共3页

阐述了单光子计数实验中采用脉冲幅度甄别器和光子计数器测量光子数的实验原理,绘制了不同光照时间下的实验曲线,讨论了可能影响实验测量精度及产生误差的原因。

关键词 单光子计数 光功率

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K_α单光子计数CCD标定

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作者 温贤伦 魏来 +4 位作者 何颖玲 张发强 洪伟 曹磊峰 谷渝秋 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3163-3167,共5页

对三台单光子计数CCD的能量响应特性和探测效率进行实验标定。采用标准放射源对CCD进行照射,将CCD图像进行统计处理后,得到CCD的能量响应曲线。响应曲线近似为线性,不同的CCD响应曲线斜率明显不同。编写了MATLAB程序对多像素事件进行处... 对三台单光子计数CCD的能量响应特性和探测效率进行实验标定。采用标准放射源对CCD进行照射,将CCD图像进行统计处理后,得到CCD的能量响应曲线。响应曲线近似为线性,不同的CCD响应曲线斜率明显不同。编写了MATLAB程序对多像素事件进行处理,获得CCD的探测效率曲线。在不同的能点处,CCD的探测效率明显不同,在5.1keV附近探测效率达到最大值。标定结果与XOP软件计算得到的吸收效率理论结果比较一致。该标定结果可用于超强激光打靶产生的Kα荧光光子产额和能谱的定量精确处理。 展开更多

关键词 单光子计数 能量响应 探测效率 标定 X射线光源

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时间相关单光子计数荧光寿命测量中数据获取和处理

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作者 龚达涛 刘天宽 +4 位作者 虞孝麒 沈广德 施朝淑 邓杰 杨炳忻 《核电子学与探测技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期119-121,共3页

本文介绍了时间相关单光子计数荧光寿命测量中的数据获取系统和数据分析方法。

关键词 时间相关 单光子计数 荧光寿命测量 纳秒级

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一种皮秒单光子计数光谱仪数据采集系统

9

作者 韩炳冬 宋克菲 +3 位作者 李波 张秀峰 于涛 林久令 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第B12期84-87,共4页

针对皮秒时间相关单光子计数光谱仪中多道分析仪传输速率不高的情况,在荧光光谱测量中的多道定标技术的基础上,提出了采用 PCI 总线的数据采集卡改进方案。该方案以存储器中不同的地址作为测量中不同的道,将以 FPGA 实现的高速计数器按... 针对皮秒时间相关单光子计数光谱仪中多道分析仪传输速率不高的情况,在荧光光谱测量中的多道定标技术的基础上,提出了采用 PCI 总线的数据采集卡改进方案。该方案以存储器中不同的地址作为测量中不同的道,将以 FPGA 实现的高速计数器按选定时间间隔的计数结果存入相应道中,存储器中数据经 PCI 总线读入内存并分析处理,从而取代原系统中的多道分析仪。实验结果显示,数据采集卡传输速率达到 20MB/s,比多道分析仪提高了 200 倍。 展开更多

关键词 单光子计数光谱仪 数据采集系统 时间相关

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时间相关单光子计数光谱仪的优化

10

作者 张秀峰 杜海英 孙进生 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3417-3420,共4页

分析了原有时间相关单光子计数光谱仪存在的不足,提出了改进方案。研制了高速数据采集系统,采用PCI总线技术、FPGA技术,开发了高速光谱数据采集卡,取代了原有的多道分析仪,数据采集速度达到20MB/s,比原有仪器提高了约200倍;改善了仪器... 分析了原有时间相关单光子计数光谱仪存在的不足,提出了改进方案。研制了高速数据采集系统,采用PCI总线技术、FPGA技术,开发了高速光谱数据采集卡,取代了原有的多道分析仪,数据采集速度达到20MB/s,比原有仪器提高了约200倍;改善了仪器的性能、减小了体积。介绍了光谱仪系统的集成和工作流程,并对仪器的性能进行分析,通过多种标准样品的试验数据分析和对比,光谱仪系统具有最高的灵敏度-单光子计数,测得荧光寿命可达到ps量级,而且可以测得时间分辨光谱。 展开更多

关键词 时间相关 单光子计数 数据采集 PCI总线 荧光寿命

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基于偏振的时间相关单光子计数成像实验研究(特邀)

11

作者 唐勐 谢欣 +2 位作者 史晓洁 高星 靳辰飞 《光电技术应用》 2022年第5期88-96,102,共10页

采用时间相关单光子计数技术的激光雷达具有更高的灵敏度,而利用偏振探测技术可以增加对目标的识别能力。搭建了基于偏振检测的时间相关单光子计数成像系统,对不同材质、相同和不同深度的目标进行了成像。结果表明,在单脉冲回波光子数0... 采用时间相关单光子计数技术的激光雷达具有更高的灵敏度,而利用偏振探测技术可以增加对目标的识别能力。搭建了基于偏振检测的时间相关单光子计数成像系统,对不同材质、相同和不同深度的目标进行了成像。结果表明,在单脉冲回波光子数0.04个的情况下,能够利用偏振探测方法获得目标回波的偏振信息,且对比强度图像和深度图像,偏振图像中目标的边缘更加清晰。 展开更多

关键词 偏振成像 时间相关单光子计数 光电探测 目标识别

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用单光子计数系统测量长余辉材料的发光

12

作者 赵慧 王银海 《大学物理实验》 2007年第3期41-42,共2页

本文介绍了单光子计数技术的基本原理,并通过对长余辉发光材料余辉衰减的测量,说明了单光子计数在精确测量弱光衰减过程中的优点。

关键词 单光子计数 长余辉材料 光电倍增管

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单光子计数系统及其噪声分析 被引量：3

13

作者 邵永进 祝连庆 +2 位作者 郭阳宽 那云虓 孟晓辰 《现代电子技术》 2013年第6期167-170,共4页

单光子计数系统利用微弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点,采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。为了深入地讨论和分析单光子计数系统,在此分析了单光子计数系统中采用脉冲幅度甄别器和光子计数器... 单光子计数系统利用微弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点,采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。为了深入地讨论和分析单光子计数系统,在此分析了单光子计数系统中采用脉冲幅度甄别器和光子计数器测量光子数的工作原理,讨论了可能影响实验测量精度及产生误差的原因,运用Matlab软件拟合实验数据曲线。从而加深了对光子数分布的理解,掌握了光子计数基本原理。 展开更多

关键词 单光子计数系统 信噪比 噪声 弱光信号

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单光子计数传感器列阵

14

作者 顾聚兴 《红外》 CAS 2003年第10期25-25,共1页

固体单光子计数雪崩光电二极管可用于荧光衰变实验和其它用途。它们发展的下一步应该是低噪声的微型探测器列阵,然而,这种发展却受到了器件之间的串话的阻挠。爱尔兰国立大学的研究人员正在对这种探测器之间的串话进行建模并通过测试来... 固体单光子计数雪崩光电二极管可用于荧光衰变实验和其它用途。它们发展的下一步应该是低噪声的微型探测器列阵,然而,这种发展却受到了器件之间的串话的阻挠。爱尔兰国立大学的研究人员正在对这种探测器之间的串话进行建模并通过测试来验证他们的模型。 这种列阵的集成方式是产生问题的原因之一。 展开更多

关键词 单光子计数传感器列阵 串话 固体单光子计数雪崩光电二极管 微型探测器列阵

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单光子计数系统的研制 被引量：5

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作者 张建英 郝书顺 《无线电通信技术》 2002年第4期63-64,共2页

介绍了最新研制的一种单光子计数系统,避免了目前国内微弱光检测通常采用的模拟电流测试法的动态响应差、灵敏度低的缺点,详细论述了单光子计数技术的应用范围以及国内、外微弱光检测技术的现状、单光子计数的发展趋势,以及本系统研制... 介绍了最新研制的一种单光子计数系统,避免了目前国内微弱光检测通常采用的模拟电流测试法的动态响应差、灵敏度低的缺点,详细论述了单光子计数技术的应用范围以及国内、外微弱光检测技术的现状、单光子计数的发展趋势,以及本系统研制过程中的设计思路、主要技术难点和解决方法。 展开更多

关键词 微弱光检测 单光子计数系统 光电倍增管 脉冲 设计 发展趋势

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IEC/TS 62607-3-3:2020《纳米制造-关键控制特性-第3-3部分:发光纳米材料-时间相关单光子计数(TCSPC)测定半导体量子点荧光寿命》标准解读

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作者 樊阳波 王益群 《中国标准化》 2021年第S01期125-129,共5页

国际电工委员会技术规范IEC/TS 62607-3-3:2020《纳米制造-关键控制特性-第3-3部分:发光纳米材料-时间相关单光子计数(TCSPC)测定半导体量子点荧光寿命》于2020年9月24日正式发布实施,旨在帮助原材料制造商在研发新材料以及内部质量控... 国际电工委员会技术规范IEC/TS 62607-3-3:2020《纳米制造-关键控制特性-第3-3部分:发光纳米材料-时间相关单光子计数(TCSPC)测定半导体量子点荧光寿命》于2020年9月24日正式发布实施,旨在帮助原材料制造商在研发新材料以及内部质量控制时提供测试材料性能的依据,有利于规范荧光寿命成像、荧光标记等技术,促进相关检测行业的规范化和快速发展。本文通过对该技术规范的制定背景、测试原理、主要技术内容等方面进行解读,以期为使用者理解和使用该文件提供帮助。 展开更多

关键词 发光纳米材料 时间相关单光子计数 量子点 荧光寿命

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数字滤波和拟合算法在单光子计数系统中的应用

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作者 张建英 《无线电工程》 2004年第1期43-45,共3页

随着计算机技术和数字信号处理技术在检测系统中的广泛应用,目前在硬件检测平台技术日趋成熟的基础上,检测系统的性能指标关键在于软件的性能,软件上采用不同的处理算法可提高检测的准确度和速度,因此研究更快更有效的处理算法是现代检... 随着计算机技术和数字信号处理技术在检测系统中的广泛应用,目前在硬件检测平台技术日趋成熟的基础上,检测系统的性能指标关键在于软件的性能,软件上采用不同的处理算法可提高检测的准确度和速度,因此研究更快更有效的处理算法是现代检测平台技术中十分重要和关键的问题,该论文通过对光电信号波形分析,研究数字滤波及其拟合算法在单光子计数系统中的应用,以提高系统的计算精度和运算速度。 展开更多

关键词 数字滤波 拟合算法 单光子计数 光电信号 TSH 曲线拟舍

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单光子计数系统甄别电压的确定

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作者 赵金平 钟月曦 《数字技术与应用》 2012年第11期53-54,共2页

在光电倍增管理论的基础上,通过实验确定单光子计数系统的甄别电压,研究外界因素对单光子计数系统信噪比的影响,运用Matlab软件对实验数据进行曲线拟合,得出了相应的结论。

关键词 甄别电压 单光子计数 信噪比

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单光子测距系统仿真及精度分析 被引量：13

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作者 刘骋昊 陈云飞 +2 位作者 何伟基 顾国华 陈钱 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期382-387,共6页

单光子探测器和时间相关单光子计数技术(TCSPC)被广泛运用于脉冲式激光测距及三维成像系统中。分析影响探测精度的因素有助于提高测距系统的性能。为此,建立了基于TCSPC单光子测距系统的理论模型,讨论分析了影响测距系统测量精度的因素... 单光子探测器和时间相关单光子计数技术(TCSPC)被广泛运用于脉冲式激光测距及三维成像系统中。分析影响探测精度的因素有助于提高测距系统的性能。为此,建立了基于TCSPC单光子测距系统的理论模型,讨论分析了影响测距系统测量精度的因素,主要包括激光脉冲强度和回波信号统计波形的脉宽,其中后者由激光脉宽和探测器的时间抖动决定。并且利用蒙特卡洛法对测距系统的探测过程进行仿真,得到了上述因素对测量精度的具体影响情况。最后搭建了单光子测距的实验室实验系统,经过实验在10 m处的测量精度达到4 mm,对相同参数下的仿真结果进行了验证。 展开更多

关键词 测距精确度 激光雷达 时间相关单光子计数 蒙特卡洛仿真

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一种应用于单光子测距的去噪算法及电路 被引量：2

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作者 程帅 刘兴辉 +3 位作者 赵宏亮 赵野 李博 赵发展 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第8期1051-1055,1065,共6页

随着高级驾驶员辅助系统(advanced driver assistance systems, ADAS)中对高分辨率光检测和测距(light detection and ranging, LIDAR)技术的需求越来越高,文章提出一种应用于激光测距技术的去噪算法,该算法是一种完整的数字信号处理方... 随着高级驾驶员辅助系统(advanced driver assistance systems, ADAS)中对高分辨率光检测和测距(light detection and ranging, LIDAR)技术的需求越来越高,文章提出一种应用于激光测距技术的去噪算法,该算法是一种完整的数字信号处理方法,用时间相关的单光子计数来进行飞行时间(time-of-flight, TOF)测距,该方法的核心是将原始光子存储在一个m×n的阵列中。该算法包括粗滤波、细滤波2个过程,在粗滤波中,将每16个光子作为一个组,首先编程为4×4子阵列,在子阵列块中,将汇总所有光子;然后逐块进行筛选。在细滤波中,对通过粗滤波选择的3个子阵列中的每个子阵列的16个数据进行卷积;然后在每个子阵列中逐个滤波来确定最大数量的光子。与在单光子统计直方图中执行逐条滤波的传统算法相比,该算法的效率提高了10倍以上。仿真实验结果表明,文中提出的方法大大提高了运算速度,同时精度仍然很高,可用于激光雷达芯片的实时信号处理。 展开更多

关键词 去噪算法 单光子计数 激光测距

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