一种用于检测少量光的、包括嵌入半导体技术的电子图像转换器的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检测少量光的设备，包括：电子图像转换器，嵌入有用于检测代表少量光的光子的半导体技术；以及电子电路，连接到电子图像转换器，用于读取电子图像转换器并用于产生代表电子图像转换器所接收的光子数量的信号，其中，电子图像转换器包括至少１００，０００个光敏单元，并且电子电路适于将位于电子图像转换器上的光敏单元发出的信号相加在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测少量光的装置，包括用于检测代表少量光的光子的光 学检测装置；和连接到光学检测装置上、用于读取光学检测装置和用于产生表示从光学检 测装置接收到的光子数量的信号的电子电路。
技术介绍
这种设备通常是众所周知的。现有技术中的这种检测设备使用光子倍增管等等， 光子倍增管是一种价格昂贵，沉重和易碎的仪器，并且需要很高的工作电压，因此不适合在 本领域中使用。为了克服这些缺点，Khaled Salama，在其论文中提供了一种用来检测少量光的设 备，该设备包括一个嵌入半导体技术的电子图像转换器，用于检测代表少量光的光子；以及 连接到电子图像转换器的、用于读取电子图像转换器、并产生表示电子图像转换器接收到 的光子数量的测量信号的电子电路。现有技术中的该装置解决了光子倍增管相关的诸如高工作电压和易碎结构的技 术问题。但已经发现，当该设备被优化使其对光的灵敏程度达到最高时，温度对该灵敏度 影响很大。这种影响如此之大以至于在现有技术中的这种设备几乎无法在实验室以外的条 件下使用。而实践中，根据本专利技术的设备可使用在例如模型(die)实验室外，并且通常处于 变化的温度中。本专利技术的目的是提供这样的设备，其保持高的光敏度，并且其灵敏度尽可能 不受温度影响。
技术实现思路
这个目的是通过这样的设备实现的该设备具有与第一电子图像转换器相同的第 二电子图像转换器，并且第二电子图像转换器是光屏蔽的，并且其中处理电路也与第二电 子图像转换器相连接，并且该电路适于利用从第二电子图像转换器读出的信号补偿第一电 子图像转换器读出的信号，并且其中第一和第二电子图像转换器彼此热紧密耦合。第一和第二电子图像转换器的紧密的热耦合使得它们二者处的温度相同。因为他 们彼此也尽可能地相同，所以他们输出的信号包括相同温度感应分量。通过将第二电子图 像转换器与光屏蔽，其输出的信号则仅包括该温度感应分量。根据本专利技术这个仅包括温度 感应分量的输出信号将被用来对第一图像转换器输出的信号中的温度感应分量进行补偿。 通过这种方式所得到的输出信号是不受温度影响的。所以该设备可以在实验室以外的环境 中使用，并且保持很高的光敏度。本专利技术还涉及到一种用于检测位于载体中的发光元件的方法，包括以下步骤确 定载体和第一电子图像转换器的相互位置，检测由位于载体上的发光元件发出的光，通过 连接在第一电子图像转换器上的处理电路读取第一电子图像转换器，并且产生表示在一时4段内电子图像转换器接受到的光子数量的信号。其中，该信号是由第二电子图像转换器发 出的信号补偿后的信号，所述的第二电子图像转换器与第一电子图像转换器相同，并且是 光屏蔽的，但其紧密的热耦合到第一电子图像转换器。测试显示，光敏电路不仅对温度变化敏感，也对例如湿度和气压的变化的其他周 围环境变化或外部因素敏感。为了通过“暗处”的图像转换器也可尽可能地对这些其他的 因素进行补偿，所以将第一和第二图像转换器彼此相邻放置。根据本专利技术中的另一个优选实施例，第一电子图像转换器包括第一区域，并且电 子电路适于读取至少放置在图像转换器第一区域内的光敏单元。位于第一区域外的单元是 用于补偿的。这里需要指出的是，这里的补偿并不是第一实施例中的温度和其他外部变量 所造成的差异的补偿，而是为了补偿第一图像转换器中的内部处理的。多个光测量装置对外部的影响敏感，特别是当非常少量的光必须被测量到的时 候。这些并不仅仅对电子部分的要求，如上面描述的对测量所作出的改进，还适用于光学 部分。可应用本专利技术的对少量光的检测，特别涉及但并不排除，由化学反应所产生的光的测 量。为了也能够均衡化学反应或其他光源与图像转换器之间的路径的变化，另一个优选实 施例中提供了下述策略该设备包括第三电子图像转换器，该图像转换器与第一第二电子 图像转换器相同，并且适于接收用于补偿作用的光信号，处理电路也连接到第三电子图像 转换器上，并且适于比较第一电子转换器的读出信号和第三电子图像转换器的读出信号， 并且第一、第二和第三电子图像转换器之间彼此紧密热耦合。由于所有的三个电子图像转 换器之间紧密热耦合，他们具有大致相同的温度，所以由“暗处”的第二图像转换器发出的 信号可以用于补偿第一和第三电子图像转换器的信号。通过这样的方法得到同样优点，其中生物样本被设置在载体上，生物样本与第一 试剂和第二试剂发生反应，并且生物样本与第一试剂的组合形成第一发光元件，该第一发 光元件相对于第一电子图像转换器放置，并且生物样本与第二试剂的组合形成第二发光元 件，并且第二发光元件相对于第三电子图像转换器放置，并且其中信号由第二电子图像转 换器发出的信号补偿，第二电子图像转换器与第一和第三电子图像转换器相同的，并是光 屏蔽的，并且与第一和第三电子图像转换器紧密热耦合。为了也能够对由于环境变化而变化的三个电子图像转换器的结果进行补偿，推荐 将第一、第二和第三电子图像转换器之间彼此相邻设置。呈现在第三电子图像转换器上的光敏单元被优选地分为测量组和参考组，参考组 是光屏蔽的，并且处理电路适于使用属于参考组的光敏单元的读出信号补偿属于测量组的 光敏单元的读出信号。电子图像转换器优选的适用于在可调整时间段内，将由电子图像转换器中的光敏 单元发出的信号相加到一起。由于大量单元使用使得例如CCD检测器或CMOS检测器的电 子图像转换器市场化，而且通常还配备有用来记录图像的视频设备。但是不排除其他类型 的图像转换器。这些都是大量生产的产品，并且与在现有技术中专门设计和制造的图像转 换器相比较，其售价较低。由于它们的大量的光敏单元，这些可从市场上买到的图像转换器 也在改进信号/噪声比方面有了很大的选择余地。当光敏单元发出的信号相加到一起的时 候，信号/噪声比毕竟与光敏单元的数量的平方根成正比地增加，需要注意的是，为了在专 门制造的图像转换器和通常适用于图像记录目的可从市场上购买到的图像转换器之间提供差别，选择将100，000个光敏单元的较低限制；这个差别也可被设定成为75，000光敏单 元，150, 000光敏单元，或200，000光敏单元。当图像转换器适于可能针对一个可调整的时间段中将由光敏单元中的一个发出 的信号相加在一起时，信号/噪声比被进一步改进。为了能够对设置在载体上的样本进行检测，如果设备中还提供有用于定位载体的 定位装置是具有吸引力的，从而由设置在载体上的第一位置中的发光元件发出的光达到第 一电子图像转换器中，同时排除其他光。因此在不同载体上的样本之间的比较变为可能。在某些情况下，对相同载体上放置的样本之间进行比较可能是具有吸引力的。为 了这个目的，在一个优选实施例中提供适于定位载体定位装置的策略，从而由放置在载体 的第二位置上的发光元件发出的光到达第三电子图像转换器，同时排除其他光。本专利技术还涉及适于通过上述定位装置来定位的载体。本专利技术进一步涉及到适于将至少一种试剂添加到样本中的载体，并且该试剂适于 与致病微生物的细胞一起形成发光元件。为了执行比较测量的目的，进一步的优选实施例中提供下述策略该设备包括第 二图像转换器，该第二图像转换器适于接收从设置在载体的第二位置的发光元件所发出的 光，并且与用来读取第二图像转换器的电子电路匹配，还适于比较由第一和第二图像转换 器中所发出的信号。因此可以比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测少量光的设备，包括：第一电子图像转换器，嵌入有半导体技术并具有用于检测代表少量光的光子的大量光敏单元，并用于提供读出信号；以及处理电路，用于处理该读出信号为代表所接收的光子数量的测量信号，其特征在于：该设备包括与第一电子图像转换器相同的至少一个第二电子图像转换器，其是光屏蔽的；该处理电路还连接到第二电子图像转转器并适于通过第二电子图像转换器的读出信号来补偿第一电子图像转换器的读出信号；以及第一和第二电子图像转换器彼此热紧密耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】NL 2007-11-20 2001016一种用于检测少量光的设备，包括第一电子图像转换器，嵌入有半导体技术并具有用于检测代表少量光的光子的大量光敏单元，并用于提供读出信号；以及处理电路，用于处理该读出信号为代表所接收的光子数量的测量信号，其特征在于该设备包括与第一电子图像转换器相同的至少一个第二电子图像转换器，其是光屏蔽的；该处理电路还连接到第二电子图像转转器并适于通过第二电子图像转换器的读出信号来补偿第一电子图像转换器的读出信号；以及第一和第二电子图像转换器彼此热紧密耦合。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于第一和第二电子图像转换器的位置彼此相邻。3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于在第一和第二电子图像转换器的每一 个上存在的光敏单元被分成测量组和参考组，且参考组是光屏蔽的，并且处理电路适于通 过属于参考组的光敏单元的读出信号来补偿属于测量组的光敏单元的读出信号。4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述设备包括与第一和第二电子图像 转换器相同的、适于接收用作比较的光信号的第三电子图像转换器；处理电路还连接到第三电子图像转换器以将第一电子图像转换器的读出信号与第三 电子图像转换器的读出信号比较；以及第一、第二和第三电子图像转换器彼此热紧密耦合。5.如权利要求4所述的设备，其特征在于第一、第二和第三电子图像转换器的位置彼 此相邻。6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于在第三电子图像转换器上存在的光敏单 元被分成测量组和参考组，且参考组是光屏蔽的，并且处理电路适于通过属于参考组的光 敏单元的读出信号来补偿属于测量组的光敏单元的读出信号。7.如前述任意一项权利要求所述的设备，其特征在于电子电路适于将来自位于电子图 像转换器上的光敏单元的信号相加在一起。8.如前述任意一项权利要求所述的设备，其特征在于图像转换器在可调整时段中将...

【专利技术属性】
技术研发人员：PT库珀曼，
申请(专利权)人：数据扫描集团公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]