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(nèi)，所以，假設(shè)nph=1,VBD = -28V,單個(gè)光電頻譜內(nèi)的峰值間隔測(cè)量值大約是3.50·10-13,對(duì)應(yīng)的增益值為2.2·106.不過，當(dāng)硅光電增管偏壓上升時(shí)，記錄的增益和噪聲測(cè)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?yàn)镃Y5吸收波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)十分拉近(分別為650 nm和670 nm)，所以集成化檢測(cè)器難以實(shí)現(xiàn)。熒光壽命短暫(1÷3ns)需要實(shí)現(xiàn)更加復(fù)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?yàn)槲蘸桶l(fā)射峰值之間的巨大差距(分別為450 nm和630 nmy)和長(zhǎng)壽命(大約360 ns)，該新型染料讓人們能夠降低對(duì)光學(xué)和電子器件的工作條件的要求。

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

　　圖5:CY5熒光光子計(jì)數(shù)分布(藍(lán)線)，噪聲(紅線)

　　4. 結(jié)論

　　在本文中，意法半導(dǎo)體卡塔尼亞研發(fā)中心研制的硅光電倍增管可檢測(cè)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(tǒng)。此外，我們優(yōu)化的生物傳感器方案可讓設(shè)備廠商研制非常緊湊的便攜光電系統(tǒng)。

　　通過多片產(chǎn)品定性分析，我們確定5×5像素有光溝槽的光電檢測(cè)器的暗計(jì)數(shù)和串?dāng)_概率最低，最適合我們的應(yīng)用要求。脈沖式測(cè)量方法的結(jié)果證明，硅光電倍增管可用作光子計(jì)數(shù)器，還用于生物感測(cè)設(shè)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(yàn)室應(yīng)用創(chuàng)造機(jī)會(huì)。