新奇的光電生物傳感器SiPM

由于在-32V偏壓下，CD 通常是在 10 - 100 fF范圍內，所以，假設nph=1,VBD = -28V,單個(gè)光電頻譜內的峰值間隔測量值大約是3.50·10-13,對應的增益值為2.2·106.不過(guò)，當硅光電增管偏壓上升時(shí)，記錄的增益和噪聲測量值都會(huì )提高，為確保最佳的信噪比，我們必須找到一個(gè)折衷的解決方案。因為CY5吸收波長(cháng)和發(fā)射波長(cháng)十分拉近(分別為650 nm和670 nm)，所以集成化檢測器難以實(shí)現。熒光壽命短暫(1÷3ns)需要實(shí)現更加復雜的控制和管理電路。另一方面，可以選用一個(gè)不同的熒光染料，例如，Ru(bpy)32+,因為吸收和發(fā)射峰值之間的巨大差距(分別為450 nm和630 nmy)和長(cháng)壽命(大約360 ns)，該新型染料讓人們能夠降低對光學(xué)和電子器件的工作條件的要求。

　　圖4(a) 30% CY5溶液(藍線(xiàn))和40% CY5溶液(紅線(xiàn)) 在20°- 90°位置的熒光特性; (b) 700μg/ml Ru(bpy)32+(綠線(xiàn))溶液在20°- 90°位置的熒光特性

　　圖5:CY5熒光光子計數分布(藍線(xiàn))，噪聲(紅線(xiàn))

　　4. 結論

　　在本文中，意法半導體卡塔尼亞研發(fā)中心研制的硅光電倍增管可檢測生物樣本發(fā)射的弱熒光，用于研制易用的生化光學(xué)系統。此外，我們優(yōu)化的生物傳感器方案可讓設備廠(chǎng)商研制非常緊湊的便攜光電系統。

　　通過(guò)多片產(chǎn)品定性分析，我們確定5×5像素有光溝槽的光電檢測器的暗計數和串擾概率最低，最適合我們的應用要求。脈沖式測量方法的結果證明，硅光電倍增管可用作光子計數器，還用于生物感測設備。硅光電倍增管和u(bpy)32+ 創(chuàng )新染料的特性讓我們能夠最大限度縮減器件尺寸，為片上實(shí)驗室應用創(chuàng )造機會(huì )。