[发明专利]基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法

权利要求书

1.基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)探测准备阶段：在激光激发荧光物质发射激光前，首先将计数单元里面的数据清零，关断计数电路的清零信号，使计数电路处于待计数状态；

(2)探测阶段：经过一定时间延时后，开启荧光寿命成像芯片的探测窗口进行测量，通过三个特定时间的探测窗口对荧光衰减光强进行探测，其中前两个探测窗口位于衰减前期，且相互交叠50％，第三个时间窗口位于荧光衰减的末期，与前两个窗口呈离散分布；

(3)数据读出阶段：将上述测量数据读出利用Newton-Rhapson公式，计算出最终的荧光寿命。

2.根据权利要求1所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，其特征在于所述探测阶段具体包括利用激发Ex信号控制激光源发射激光，当激光脉冲激发后，延时T_del1时间后，单光子雪崩二极管探测器控制信号V_e上升，使单光子雪崩二极管探测器阳极与偏置电压V_b导通，此时偏置电压V_b电压较低，单光子雪崩二极管探测器阳极A点电位被拉低，单光子雪崩二极管探测器两端电压升高，从而使能进入盖革模式，与此同时门控选通信号Win被打开，若检测到光子脉冲，选通电路将会把信号传播到下一级电路，经过T_w的探测时间，门控选通信号Win拉低，信号传输通路被关断，与此同时单光子雪崩二极管探测器控制信号V_e上升，单光子雪崩二极管探测器与偏置电压V_b再次导通，此时偏置电压V_b电压较高，单光子雪崩二极管探测器阳极A点电位也将被拉高，单光子雪崩二极管探测器阳极电压降低，退出盖革模式，经过门控电路后通过整形电路将光子脉冲整形为等宽方波，再将信号送入计数电路，控制信号Sw1与Sw2控制两个计数器的工作状态，将不同探测窗口探测到的光子记录在不同的计数器之中，延时T_del2时间后开启探测窗口三T_w3的探测，探测窗口三T_w3测量方式与探测窗口一T_w1相同，探测窗口宽度不同，重复测量探测窗口一T_w1与探测窗口三T_w3窗口n/2次，然后开始针对探测窗口二T_w2与探测窗口三T_w3窗口的探测，测量方式与次数和探测窗口一T_w1与探测窗口三T_w3相同。

3.根据权利要求2所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，其特征在于所述T_del1与T_del2时间均由外部信号控制。

4.根据权利要求2所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，其特征在于所述n的取值范围是200到600。

5.根据权利要求2所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，其特征在于所述探测窗口一T_w1与探测窗口二T_w2通常在3ns～7ns。

6.根据权利要求1所述的基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，其特征在于所述数据读出阶段具体包括将探测窗口一T_w1与探测窗口三T_w3的测量数据与探测窗口二T_w2与探测窗口三T_w3的测量数据分两次读出，T_wi,窗口探测的光子数为N_i，i的取值范围为1,2,3，其中：

由探测窗口一T_w1和探测窗口二T_w2得到的荧光寿命为

τ＝-T_W[ln(N₂/N₁)²]

针对探测窗口三(T_w3)，由Newton-Rhapson公式，计算出

其中s＝T_w/τ，参数x和y是两个与探测窗口时间相关的参数，利用测得数带入上式可以得到两组荧光寿命值，将计算出的荧光寿命值取平均最终得到最终的荧光寿命。