[发明专利]一种荧光寿命偏差的定量化校正方法及装置

权利要求书

1.一种荧光寿命偏差的定量化校正方法，其特征在于，包括：

预先设定好时间相关单光子计数系统的激光重复频率、仪器响应函数的期望值与均方差、理想荧光寿命值；

利用MATLAB生成均匀分布随机数，并通过逆变换方法产生自然指数分布随机数以及高斯函数分布随机数；其中，所述自然指数分布随机数与所述高斯函数分布随机数之和为探测延迟时间；

通过重复生成随机数来模拟不同探测延迟时间数据点，将统计得到的探测延迟时间柱状分布图作为荧光衰减光子数分布直方图；

利用最小二乘法对所述荧光衰减光子数分布直方图进行拟合，得到所述时间相关单光子计数系统对应于不同发射光子数探测时的荧光寿命；

统计所述时间相关单光子计数系统采样过程中，多光子探测的荧光寿命与单光子探测的荧光寿命之间的定量关系；

基于所述定量关系，校正所述时间相关单光子计数系统的荧光寿命偏差。

2.如权利要求1所述的定量化校正方法，其特征在于，所述利用最小二乘法对所述荧光衰减光子数分布直方图进行拟合的步骤，包括：

预先设定一条荧光衰减理论曲线；所述荧光衰减理论曲线表示为：

求解关联于所述荧光衰减理论曲线的最优化模型的最优解；所述最优化模型表示为：min||y-f(x)||²；

其中，[x,y]表示荧光衰减光子数分布数据，a表示荧光衰减的初始幅值，b表示高斯函数的期望值，c表示高斯函数的均方差，e表示自然指数，d表示所述时间相关单光子计数系统对应于不同发射光子数探测时的荧光寿命，g表示背景基线偏差。

3.如权利要求1所述的定量化校正方法，其特征在于，所述基于所述定量关系，校正所述时间相关单光子计数系统的荧光寿命偏差的步骤，包括：

构建一个计数周期内的发射光子数与辐射照度的关联关系；

基于所述关联关系以及一个计数周期内的辐射照度，校正所述时间相关单光子计数系统在高计数率下工作的荧光寿命偏差。

4.如权利要求3所述的定量化校正方法，其特征在于，所述构建一个计数周期内的发射光子数与辐射照度的关联关系的步骤，包括：

基于辐射照度的计算公式E_e＝dφ_e/dA、辐射功率的计算公式φ_e＝dQ_e/dt、光子能量的计算公式Q_e＝nhν，构建一个计数周期内的发射光子数与辐射照度的关联关系；所述关联关系表示为：n＝E_edAdt/hν；

其中，dΦ_e表示照射在面元上的辐射通量，dA表示探测器面元的面积，Φ_e表示辐射功率，Q_e表示某段时间的光子能量，E_e表示辐射照度，dt表示一个计数周期，h表示普朗克常数，ν表示荧光光子的频率。

5.一种荧光寿命偏差的定量化校正装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于预先设定好时间相关单光子计数系统的激光重复频率、仪器响应函数的期望值与均方差、理想荧光寿命值；利用MATLAB生成均匀分布随机数，并通过逆变换方法产生自然指数分布随机数以及高斯函数分布随机数；通过重复生成随机数来模拟不同探测延迟时间数据点，将统计得到的探测延迟时间柱状分布图作为荧光衰减光子数分布直方图；其中，所述自然指数分布随机数与所述高斯函数分布随机数之和为探测延迟时间；

拟合模块，用于利用最小二乘法对所述荧光衰减光子数分布直方图进行拟合，得到所述时间相关单光子计数系统对应于不同发射光子数探测时的荧光寿命；

统计模块，用于统计所述时间相关单光子计数系统采样过程中，多光子探测的荧光寿命与单光子探测的荧光寿命之间的定量关系；

校正模块，用于基于所述定量关系，校正所述时间相关单光子计数系统的荧光寿命偏差。