單光子計數(shù)卡是一種用于極弱光探測的精密設備,廣泛應用于高靈敏度光子檢測領域。其核心功能是將極其微弱的光信號轉換為可計數(shù)的電脈沖信號,通過數(shù)字計數(shù)技術實現(xiàn)單光子級別的探測。
該設備通常配備2通道信號輸入,支持TTL正邏輯信號,具備數(shù)字濾波功能以降低噪聲干擾。內部集成高速比較器,可實現(xiàn)時間片累加計數(shù)或單脈沖計數(shù)兩種模式。時間片累加模式可將時間切割為4000等份,每份時間長度可設定為40ns至64435ns,適用于LIDAR、云高儀等需要精確時間-光能量對應關系的場景;單脈沖模式則用于統(tǒng)計單位時間內的光子脈沖總數(shù)。
一、科學研究
物理學與光學
量子光學:研究單光子源、量子糾纏、光子探測等量子信息實驗。
超快光學:測量飛秒或皮秒級激光脈沖的強度和時間特性。
非線性光學:探測微弱的非線性效應(如拉曼散射、熒光等)。
天文觀測:用于暗弱天體的光譜分析或引力波光學信號的探測。
化學與材料科學
熒光光譜分析:檢測極低濃度的熒光分子或納米材料的發(fā)光特性。
拉曼光譜:用于材料成分分析、分子結構鑒定等。
單分子檢測:研究單個分子的發(fā)光或相互作用。
生物與醫(yī)學
熒光顯微成像:在共聚焦顯微鏡或FLIM(熒光壽命成像)中檢測微弱熒光信號。
單細胞分析:檢測單個細胞的發(fā)光或熒光標記物的分布。
DNA測序:用于高通量測序中的熒光信號讀取。
二、醫(yī)療健康
醫(yī)學影像
熒光造影:在血管造影、腫瘤檢測中,通過熒光標記物檢測微小病灶。
PET/SPECT:用于正電子發(fā)射斷層掃描(PET)或單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)中,檢測放射性同位素的衰變光子。
疾病診斷
免疫分析:通過熒光標記的抗原-抗體反應檢測極低濃度的生物標志物。
基因檢測:在PCR或基因測序中檢測微弱的熒光信號。
手術導航
熒光引導手術:利用熒光染料標記腫瘤組織,通過單光子計數(shù)技術實時定位。
三、工業(yè)檢測
環(huán)境監(jiān)測
大氣檢測:監(jiān)測空氣中的污染物(如臭氧、NO?)或痕量氣體的熒光信號。
水質分析:檢測水中極低濃度的熒光污染物或微生物。
材料表征
半導體檢測:分析半導體材料的發(fā)光效率或缺陷相關的熒光信號。
納米材料:檢測納米顆粒的發(fā)光特性或表面等離子體共振信號。
食品安全
痕量物質檢測:通過熒光標記或拉曼光譜檢測食品中的有害物質(如農藥殘留、重金屬)。
四、其他應用領域
通信技術
量子通信:在量子密鑰分發(fā)(QKD)中檢測單光子信號,確保通信安全。
光纖傳感:通過光子計數(shù)檢測光纖中的微弱信號變化(如溫度、壓力、振動)。
國防與安防
紅外探測:在夜視設備或導d制導中,檢測極微弱的紅外光信號。
激光雷達:用于高精度測距或三維成像,檢測反射的單光子信號。
能源研究
太陽能電池:分析光伏材料的發(fā)光特性或量子效率。
催化研究:通過熒光或拉曼光譜研究催化劑的表面反應。