시간 상관 단일 광자 계수를 사용 하는 이유는? Time Correlated Single‑Photon Counting
시간 상관 단일 광자 계수를 사용 하는 이유는? Time Correlated Single‑Photon Counting
TCSPC(Time Correlated Single‑Photon Counting)에 대한 감도:
TCSPC는 단일 광자를 측정하므로 검출은 양자 한계에 있습니다. 이 기술에는 높은 반복률과 펄스 출력을 가진 여기(Ex) 소스가 필요합니다. 단일 광자를 포획하는 과정이 초당 수천 또는 심지어 백만 번 반복되기 때문에 결과적으로 형광 수명 측정을 위해 충분히 많은 수의 단일 광자를 처리 할 수 있어야 합니다.
TCSPC(Time Correlated Single Photon Counting) 측정:
TCSPC는 시간 영역 기술입니다.
데이터는 일반적으로 피코초, 나노초 또는 마이크로초 단위로 신호 강도 대 시간을 보여주는 형식으로 축적, 표시 및 분석됩니다. 다중 지
수 또는 더 복잡한 붕괴 동역학의 존재는 반 로그 스케일로 볼 때 볼 수 있습니다(그림 1).
그림 1: 3개의 지수 구성 요소 감쇠 곡선. semi‑logarithmic 스케일에서 다중 지수 감쇠는 곡선으로 나타납니다. 전차 변동과 X2 값은 이 감쇠 곡선에 세 개의 지수 성분이 포함되어 있음을 보여줍니다.
시간 해상도:
TCSPC는 단일 광자 검출기를 사용하는 기술 중 가장 높은 시간 분해능을 제공합니다. 이는 상향 변환, 자동 상관 기술 및 줄무늬 카메라와 구별됩니다. TCSPC의 뚜렷한 장점은 이 기술이 계측 응답 함수(IRF)를 생성하기 위해 아날로그 검출기 응답을 사용하지 않는다는 것입니다. 검출기 아날로그 응답의 상승 에너지의 지터는 IRF의 폭을 나타냅니다. 광전자 증배관 검출기의 상승 에너지 지터 (광전자 통과 시간 확산으로 인해 발생)는 일반적으로 아날로그 펄스의 10%에 불과합니다.
동적 범위 TCSPC
데이터는 포아송 노이즈 통계를 따릅니다. 푸아송 노이즈는 감쇠 곡선의 각 데이터 포인트에 추가되는 일정한 노이즈가 아닙니다. 각 데이터 포인트의 노이즈 값은 다르며 신호 자체의 제곱근입니다. 간단히 말해서 빅 데이터 값은 작은 데이터 값보다 "노이즈가 더 많습니다". 따라서 TCSPC에서는 아날로그 기술보다 작은 데이터 값을 더 잘 보고 분석할 수 있습니다. TCSPC 데이터가 일반적으로 반 로그 스케일로 표시되는 이유는 데이터의 포아송 노이즈 때문입니다. 측정의 동적 범위는 일반적으로 104:1이며 단일 광자와 신호 최대값(일반적으로 104)을 관찰할 수 있습니다. 최대 10,000 카운트를 초과 하여 데이터를 수집하면 더 커질 수 있습니다.
수명 범위
TCSPC는 7배 이상의 수명을 다룹니다. 시장에서 가장 빠른 검출기(MCP‑PMT)와 모드 고정 레이저의 조합으로50 ps(5×10‑11s) 미만의 기기 응답 기능을 얻을 수 있습니다. Numerical reconvolution은 5ps 미만의 형광 수명을 가능하게 합니다. 12S) 복구할 수 있습니다. 수명 범위의 상한은 여기 펄스 광원의 반복 속도, 검출기의 다크 카운트 레벨, 데이터를 획득하는데 소 그림 1: 3개의 지수 구성 요소 감쇠 곡선. semi‑logarithmic 스케일에서 다중 지수 감쇠는 곡선으로 나타납니다. 잔차 변동과 X2 값은 이 감쇠 곡선에 세 개의 지수 성분이 포함되어 있음을 보여줍니다.
견고성
TCSPC는 (넓은 범위에서) 여기 광원의 펄스 진폭 변동에 둔감합니다. 검출기 출력 펄스의 변동과 검출기의 배경 잡음에 영향을 받습니다. 많은 검출기의 경우 백그라운드 (포아송 통계도 준수함)는 특정 펄스 진폭(광자 펄스)의 펄스만 처리할 수 있는 임계 값에 의해 대부분 제거됩니다. 상수 분수 판별기는 펄스의 가장 빠른 상승으로 펄스의 시간적 위치를 평가합니다.
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