[发明专利]一种基于硅光电二极管的荧光检测电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于硅光电二极管的荧光检测电路，适用于检测领域。

背景技术

当代生命科学的发展，迫切需要超高灵敏度的生命活动检测方法。自上个世纪八十年代以来，显微成像技术的蓬勃发展促进了生物物理及生物光子学领域研究手段的不断进步。对比分辨率有限的一般的光学显微系统，荧光显微系统可获得更高分辨率的细胞内线粒体、高尔基复合体、内质网、溶酶体等细胞器图像，并且可动态观察活细胞状态下细胞器的形态学变化情况。目前，荧光显微系统己广泛应用于细胞内游离离子浓度检测，细胞断层扫描等方面。由于其快速准确、自动化程度高、对细胞损伤小的特点，荧光显微技术己成为生理学、生物物理学领域中检测生命体的内部特性最广泛使用的技术手段之一。随着生物物理相关领域研究的深入和发展，对于实验仪器的需求与口俱增。国内相对滞后的技术水平和数量较少的仪器研发制造单位己成为理论研究的瓶颈，大力发展科研仪器设备的自主研发，形成产业化是促进我国科学研究发展的基础和动力。

PMT模块作为荧光检测系统的光电转换器件具有灵敏度高，噪声低，响应快等优点，但由于其特殊的结构，极易受到外界电磁场的干扰，且要求其供电电压一定要有很好的稳定性、较小的纹波、漂移和温度系数。说明PMT模块存在一定的局限性。现代高灵敏度的光检测系统，更多使用的是体积更小，抗干扰能力更强，性能也比较突出的固态光检测器件，如PD，包括硅PD(应用于可见光波长范围，PIN型PD,，APD等。因此，所设计的基于硅PD的荧光检测系统在具有高灵敏度的同时，还能够获得信噪比相对较高的检测结果。而且提高了检测系统的性价比。

发明内容

本发明提供一种基于硅光电二极管的荧光检测电路，电路结构紧凑，占用体积较小，电路检测准确度较高，工作稳定，不易受外界环境影响，提高了工作效率，弥补了硅PD灵敏度不足的缺点。

本发明所采用的技术方案是：

基于硅光电二极管的荧光检测电路采用的是SST89E516RD单片机控制，由LED驱动电路、探头电路、高频补偿电路组成。

所述LED驱动电路选用运放OP-07接成同向比例放大电路，获得稳定负载驱动能力的同加上合理的偏置调节，使方波的高电平值为3.4 V，低电平值为0V，进而驱动LED与限流电阻串联所构成的负载。

所述探头电路选用OPA129运放且探头放大电路为一个I-V变换器，且增益应提供pA-mV的放大需求。同时应尽可能地拓展系统的带宽，失真小地放大阶跃信号的各频率成分。互阻增益的大小由反馈电阻Rf决定。该电路中，A是运放的开环增益，尽管Rf的阻值为50G欧，但受到约10⁶倍的衰减，使得Ri远小于硅PD的结电阻，Ri的减小使光电流信号完全流入探头电路，避免了信号的非正常衰减，同时降低了负载的量级，使硅PD的响应上升时间减少。

所述高频补偿电路运放采用低噪声运放LF357, C为聚苯电容330nF, R为200欧电阻。Rf的阻值在0～200k欧范围内可调。R4为可调电位器，高频补偿的直流增益为1。一般来说，电阻R的值远小于的R4，所以零点主要由R4决定。因此调节时，先确定RC这一时间常数，即准确补偿掉探头电路的主极点。而新增加的极点RC被放到了频率轴的远端，可根据需要控制该点的位置，在获得足够带宽的同时保证系统的稳定性。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，占用体积较小，电路检测准确度较高，工作稳定，不易受外界环境影响，提高了工作效率，弥补了硅PD灵敏度不足的缺点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的LED驱动电路。

图2是本发明的探头电路。

图3是本发明的高频补偿电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，LED驱动电路选用运放OP-07接成同向比例放大电路，获得稳定负载驱动能力的同加上合理的偏置调节，使方波的高电平值为3.4 V，低电平值为0V，进而驱动LED与限流电阻串联所构成的负载。