用于生物毒性的光電倍增管檢測技術

楊云開

摘要：光電倍增管是一種高度靈敏和快速響應的電檢測器，在紫外光語音接收系統(tǒng)，壓電力設備放電檢測系統(tǒng)，井儀器，核子密度計中有很廣泛的應用。隨著技術進步，用于生物毒性的光電倍增管檢測相比其他檢測技術，靈敏度更高，反應速度更快，研究認為光電倍增管檢測會有更好的發(fā)展前景。

關鍵詞：光電倍增 管檢測技術 靈敏度

光電倍增管（以下稱為PMT）是一種高度靈敏和快速的響應光電檢測器，在檢測微弱的光信號和快速脈沖光信號的重要探針周期，被廣泛用于許多領域，如光譜分析，圖像采集和診斷，和環(huán)境檢測。光電倍增管的脈沖工作方式適用于短時間，速度快的應用。在測量時間超過100--1200時的時間內(nèi)需要使用光電倍增管，是目前可用的最“靈敏”輻射能量檢測器。

1光電倍增管的應用

1.1測井儀器中的應用

光電倍增管應用在天然伽馬射線井儀器，伽瑪射線檢測器由高耐濕性的碘化銫（CSI）閃爍。脈沖信號然后通過耦合電容器，然后通過前置放大器的脈沖幅度分析器（PHA）進行擴增。轉換之后獲得的脈沖幅度的數(shù)字量被發(fā)送到加法器電路用于處理。

1.2在核子密度計中的應用

核密度計主要由放射性源，光電倍增管檢測器，和一臺主機。使用放射性源發(fā)出的能量大約662keV，當Y射線束穿過該漿料，根據(jù)物體的密度所產(chǎn)生的中能量Y射線束進行測試。

1.3在紫外光語音接收系統(tǒng)中的應用

光電倍增管LED燈閃爍，有效信息被輻射。紫外線語音接收系統(tǒng)，相應的信號處理之后，聲音信號被從光信號恢復，并且通信是通過所述揚聲器輸出完成。

1.4在高壓電力設備放電檢測系統(tǒng)的應用

高電壓設備排出的紫外光和紫外光的強度來評價放電。使用特定的UV傳感器的允許儀器在紫外線波長，可以除去太陽光的干擾，在太陽能盲區(qū)操作，提高檢測結果的準確性。過濾器改變光電倍增管的反應間隔，以便它在白天盲區(qū)工作。

2各種檢測生物毒性的方法

2.1理化檢測方法

理化檢測是物理檢測方法和化學檢測方法的統(tǒng)稱。這種類型的方法使用多種物理和化學成分分析儀，分析參數(shù)如密度，pH值，電導率，和偶數(shù)X譜等，來分析樣品成分。物理化學的定量分析，可以確定特定有害物質(zhì)的含量。這種方法具有較高的定量精度，但它通常是單一物質(zhì)檢測，無法滿足樣品中綜合毒性測試的需求。

2.2水生生物毒性檢測法

許多水生生物對環(huán)境變化非常敏感，和微量有毒污染物量也能產(chǎn)生這些生物。水生生物的方法具有較大的痰毒性試驗法，藻類毒性試驗方法，和魚毒性試驗方法。

2.3微型生物群落毒性檢測法

微生物群毒性試驗的方法是基于對微生物群落的有毒物質(zhì)，以檢測基團的抑制。此外，還包括一些小的多細胞動物，如輪蟲。使用微生物的聚氨酯泡沫塑料塊（PFU），聚類過程中物種平衡的數(shù)量，聚類曲線的斜率（或簇常數(shù)），達到90%。

3生物毒性檢測儀檢測方案

3.1檢測方案

本文的光電綜合毒性檢測儀是基于細菌發(fā)光法。反應系統(tǒng)是熒光素 熒光素酶反應系統(tǒng)：在熒光素酶催化下，熒光素，ATP和氧將發(fā)生反應并發(fā)出熒光。對于毒性檢測，發(fā)光細菌及其底物（或熒光素和ATP直接）用作檢測器溶液，并且在設定的實驗條件下，發(fā)射低強度的光。有毒物質(zhì)可通過抑制發(fā)光反應來減弱熒光強度。

3.2檢測結果

同時本文還進行了實際水樣的檢測，并用RFL-1型化學發(fā)光儀與本文研制的樣機作對比試驗。本實驗所用水樣分別是采集3個江下游區(qū)段的水樣，2個地表水。檢測結果見表。

3.3結果分析

表中兩臺儀器所進行的實驗，都是在相同條件下檢測得出。由抑制率和毒性判定，自主研發(fā)的光電型綜合毒性檢測儀相對于RFL-I型化學發(fā)光儀有更高的靈敏度。因此，光電倍增管的應用在生物毒性檢測具有更好的發(fā)展前景。

4光電倍增管技術發(fā)展趨勢

基于技術進步和滿足更高的精度測量需求，光電倍增管正在向著小型化，高可靠性，通用性，模塊化和集成發(fā)展的要求，在最近幾年的制造技術和各項性能都有很大提高。

4.1光電陰極的發(fā)展

根據(jù)能帶的半導體材料的彎曲的原理，一系列由具有負的電子親和力，如III-V族化合物半導體材料的光電陰極具有50%的高量子效率。微通道板光電由于微通道板的高電阻，所述倍增管可以輸出更小的平均線性陽極電流。在脈沖操作狀態(tài)下，輸入脈沖頻率不能太高，否則輸出脈沖失真將被引起。

4.2倍增系統(tǒng)的發(fā)展

微通道板孔被設置在更小的徑向方向上展開，并且時間特性和器件的動態(tài)范圍大大地優(yōu)化。使用微機械加工技術制成多通道集成結構，降低了倍增電極的體積，提高裝置的時間特性。在另一方面，提供了多通道檢測，增加微通道板60或更高的縱橫比，在多檢測或單光子計數(shù)成像設備的應用中，裝置的增益電平大大提高，分辨率保持不變。

4.3陽極形式的發(fā)展

作為一種開發(fā)較早的真空光電探測器，光電倍增管一直在近幾年軍用和民用市場占有一席之地。作為各種精密測量儀器的核心部件，倍增管將繼續(xù)支持和支持大型光電儀表行業(yè)，速度越來越快，基本過程不斷完善，性能參數(shù)逐漸提高。

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