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流式荧光检测:APD和PMT

发布者: pilihua | 发布时间: 2021-11-12 14:56| 查看数: 131| 评论数: 10|帖子模式

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PMT一直是流式荧光检测的主流应用,但是自从赛景用了APD之后,很多厂家开始效仿,特别是在光谱流式中,因为检测单元太多,索尼ID7000号称7激光188个检测通道,厦泰也有5激光64个检测通道,而两家确实用了不同的方式,索尼用了PMT,厦泰用了APD,bigfoot具体不知道,这两者到底各有什么优缺点?

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最新评论

niwanmao 发表于 2021-11-12 20:08:36
这方面,应该你是专家呀。
pilihua 发表于 2021-11-13 10:48:05
niwanmao 发表于 2021-11-12 20:08
这方面,应该你是专家呀。

老师,客气了,就是不怎么懂这块,多指教
niwanmao 发表于 2021-11-13 19:35:53
pilihua 发表于 2021-11-13 10:48
老师,客气了,就是不怎么懂这块,多指教

机械电子,我也只是一知半解,我看您是赛景的,应该是懂这块的呀。

https://www.physicsforums.com/th ... than-an-apd.978055/的帖中,认为PMT具有更好的信噪比:
APD 在某种意义上受限于可以在半导体内(PN 结)产生的电子-空穴对的数量。PMT 没有这样的限制。有些材料可以为每个入射电子产生 10 个二次电子,具体取决于入射电子的能量。这些二次电子随后再次轰击材料,随后产生更多的二次电子。
pilihua 发表于 2021-11-15 11:25:26
niwanmao 发表于 2021-11-13 19:35
机械电子,我也只是一知半解,我看您是赛景的,应该是懂这块的呀。

在https://www.physicsforums.com/th ...

谢谢老师的答复,我大致看了您提供的链接,定性是大致理解,我是做机械流体和光谱算法的,请多指教。
niwanmao 发表于 2021-11-15 16:22:34
pilihua 发表于 2021-11-15 11:25
谢谢老师的答复,我大致看了您提供的链接,定性是大致理解,我是做机械流体和光谱算法的,请多指教。 ...

欢迎多多给我们普及流体和算法方面的知识。
pilihua 发表于 2021-11-15 16:38:44
niwanmao 发表于 2021-11-15 16:22
欢迎多多给我们普及流体和算法方面的知识。

机械  流体  光学  电子  算法,缺乏光学、电子的知识,惭愧惭愧
cator 发表于 2021-11-17 11:35:51
本帖最后由 cator 于 2021-11-17 11:40 编辑

光电倍增管(PMT)感光面积大;响应快速;增益可调范围大,能上下拓展动态范围;光谱效应: 300~700nm,最大量子转换效率: 420nm处,量子效率短波段高长波段相对偏低;一般来说,光电倍增管具有极高的灵敏度和极低的噪声水平,能实现极微弱光的探测。

雪崩光电二极管(APD)性价比高,具有超低噪声、高速、量子效率高,灵敏度高等特点,尤其在红光及红外波段有相对优势;但温度敏感,本身增益较小。随工作时间延长性能表现的稳定性有用户反映较差,但由于没有理论依据需要更多具体表现的数据来说明。

硅光电倍增器(SiPM)具有灵敏度高, 响应速度快,探测效率高等特性(有的产品可达40%);SiPM工作在能实现堪比PMT增益水平的盖格模式,具有堪比PMT的光子分辨能力;成本低,易集成;对流式而言最大的问题是动态范围小,温度敏感。

APD主要的是使用时间都还比较短,基本都是13年后才开始使用,长时间使用的后续问题还有待反馈
APD的优点还有就是电压基本不用怎么调节,默认的电压就可以很好的使用
20211117111548.jpg

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pilihua 发表于 2021-11-17 14:25:13
cator 发表于 2021-11-17 11:35
光电倍增管(PMT)感光面积大;响应快速;增益可调范围大,能上下拓展动态范围;光谱效应: 300~700nm,最大 ...

老师,您这块很专业呀,我所知道的苏州贝克曼的6激光21色和上海厦泰的光谱系类,都是用的SI-APD,也不少年了,应该是被市场检验了的,另外我看到APD的量子效率很高,这个是一个反映什么的指标?
cator 发表于 2021-11-17 18:37:38
本帖最后由 cator 于 2021-11-17 18:44 编辑
pilihua 发表于 2021-11-17 14:25
老师,您这块很专业呀,我所知道的苏州贝克曼的6激光21色和上海厦泰的光谱系类,都是用的SI-APD,也不少 ...

量子效率(QE)是一个指标,它通常表示为百分比,且与PMT将入射光子转换为可探测的电子的能力相关。例如,QE的值为20%意味着每5个撞击到光电阴极的光子产生1个光电子。对于光子计数,要求高QE的PMT。由于QE取决于波长,因此选择在使用波长范围内量子效率最高的PMT很重要。请注意, 电磁光谱可见部分的光电阴极QE值通常小于30%。
用下面的公式从光谱响应曲线可快速计算PMT的QE。
QE=(S*1240)/λ*100%
S是辐射灵敏度,单位是安/瓦,λ是波长,单位是纳米。
高量子率意味着高光电转换效率,我个人觉得APD后续的发展会不错的,目前的最大缺点就是增益不够大。而PMT每一个打拿极保持高于阴极的电势(这样在二者之间产生一个电势差),发射出的电子会加速撞向打拿极,同时释放出二次电子。通常在该过程中有3-5个二次电子释放出。这里面的每个电子随后又会被加速撞向第二个打拿极,同时也释放出3-5个电子。该过程会在整个打拿极链中继续,产生3-5倍的电子增益。通常每个打拿极维持比前一个高100-200伏的电势。通过多级串联,可以达到极高的增益。
APD是使用较高的反向偏置电压后(在硅材料中一般为100-200 V),利用电离碰撞(雪崩击穿)效应,获得一个大约100的内部电流增益,目前特殊的硅APD可以容许更高的电压(>1500 V)而不致击穿,从而可获得更大的增益(>1000)。通俗来说,反向电压越高,增益就越大,而为获得更高的增益(10^5–10^6),某些APD可以工作在反向电压超出击穿电压的区域,但目前流式仪器上还未见应用。其实这玩意在光纤通信领域应用的更多,还有就是粒子物理也用,医学方向PET用的比较多

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