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電荷光度測(cè)量系統(tǒng)的核心原理與組成

來(lái)源:北京佰司特科技有限責(zé)任公司   2025年03月19日 14:06  
電荷光度測(cè)量系統(tǒng)是一種通過(guò)光學(xué)方法間接測(cè)量電荷量的精密儀器,其核心原理是將電荷量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)變化,再通過(guò)光電探測(cè)和信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)測(cè)量。以下是關(guān)鍵點(diǎn):
 
核心原理
 
電光轉(zhuǎn)換:利用某些材料(如電光晶體)在電場(chǎng)作用下改變其光學(xué)性質(zhì)(如折射率或吸收率)的特性。當(dāng)被測(cè)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用于晶體時(shí),會(huì)調(diào)制通過(guò)晶體的光強(qiáng)或相位。
 
光電探測(cè):通過(guò)光電二極管、光電倍增管等器件將調(diào)制后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)放大后分析電荷量。
 
系統(tǒng)組成
 
電光調(diào)制單元:如鍺酸鉍(BGO)晶體,將電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。
 
光學(xué)系統(tǒng):包括光源(如激光)、光路(光纖/透鏡)和偏振元件,用于傳遞和調(diào)制光。
 
光電探測(cè)器:將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電流或電壓。
 
信號(hào)處理電路:放大、濾波并計(jì)算電荷量,通常結(jié)合鎖相放大技術(shù)提高信噪比。
 
應(yīng)用場(chǎng)景
 
粒子物理:測(cè)量探測(cè)器(如閃爍體)中粒子電離產(chǎn)生的微弱電荷。
 
精密計(jì)量:校準(zhǔn)電荷標(biāo)準(zhǔn)源或高阻器件的電荷泄漏。
 
生物醫(yī)學(xué):結(jié)合微電極陣列監(jiān)測(cè)細(xì)胞電活動(dòng)。
 
優(yōu)勢(shì)
 
高靈敏度:可檢測(cè)皮庫(kù)侖(10?¹²庫(kù)侖)級(jí)電荷。
 
非接觸測(cè)量:避免直接電連接干擾被測(cè)對(duì)象。
 
抗電磁干擾:光學(xué)傳輸路徑天然隔離電磁噪聲。
 
典型流程
 
電荷→電場(chǎng)→電光晶體光特性變化→調(diào)制光信號(hào)→光電轉(zhuǎn)換→信號(hào)處理→電荷量輸出。
 
例如,在輻射探測(cè)器中,高能粒子電離氣體產(chǎn)生的電荷通過(guò)電光晶體調(diào)制激光強(qiáng)度,光電探測(cè)器輸出信號(hào)幅度正比于原始電荷量,從而實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。

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