光学系统、光检测器、光电倍增器检测器及其系统的制作方法

本申请要求2012年11月19日提交的美国专利申请号61/728,188、2012年12月3日提交的美国专利申请号61/732,865和2013年3月14日提交的美国专利申请号61/781,945中的每一个的优先权，出于所有目的，这些专利申请中的每一个的全部公开内容据此均以引用方式并入本文。

技术领域

某些特征、方面和实施方案涉及光检测器及其使用方法。在一些实例中，光检测器可以被配置用于使用多个倍增器电极来放大光信号。

背景技术：

常常使用光电倍增管来检测来自物种的光发射。光电倍增管被设计用于使光信号放大以允许检测光。

技术实现要素：

本文所述的某些方面涉及检测器，所述检测器可以接收光子、测量来自多个模拟倍增器电极级的信号并且可以在饱和倍增器电极的下游使倍增器电极分流或将其关闭。在一些配置中，所述检测器被配置成在不具有任何脉冲计数的情况下起作用，例如仅包括模拟级并且不包括脉冲计数级或脉冲计数电极，并且可以测量多个模拟信号、使每个信号缩放并且对所述信号求平均。通过测量到多个倍增器电极的输入电流或输出电流、以及关闭高电流的倍增器电极，可扩展所述检 测器的动态范围并且可改进线性度。

在第一方面，提供了一种被配置用于接收光子的光学系统，所述光学系统包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极。在一些实施方案中，每个倍增器电极被配置用于使由所述光电阴极从所述光子接收到的信号放大。在某些实例中，所述多个倍增器电极中的每一个均电联接到相应静电计。

在某些实施方案中，所述系统还可包括电联接到每个静电计的第一处理器。在一些实施方案中，所述第一处理器被配置用于测量进入每个相应倍增器电极的输入电流或输出电流。在某些实例中，所述第一处理器被配置用于使用所接收的输入电流信号并且使用相应倍增器电极的增益来计算平均输入电流。在其它实例中，所述第一处理器被配置用于通过将第一倍增器电极的电流、例如输入电流或输出电流与紧邻所述第一倍增器电极上游的倍增器电极的电流、例如输入电流或输出电流进行比较来计算连续倍增器电极之间的增益。在一些实施方案中，每个静电计均电联接到信号转换器，例如模拟数字转换器或离子脉冲计数器或其它合适的信号转换器。在一些实施方案中，相应的功率转换器可电联接到每个静电计和模拟数字转换器对。在一些实例中，所述第一处理器被配置用于同步测量所有倍增器电极电流。在其它实施方案中，所述第一处理器(或所述检测器)被配置用于防止每个倍增器电极处的电流过载。在另外的实例中，所述第一处理器(或检测器或两者)被配置用于改变饱和倍增器电极处的电压(相对于前面的、上游的倍增器电极)，以便针对前面的倍增器电极减少其电子增益和/或减少用于所有下游倍增器电极的离子电流。在其它实例中，所述处理器(或检测器或两者)被配置用于使到前面的倍增器电极或随后的倍增器电极或两者的电压的极性反转。在其它实例中，所述处理器(或检测器或两者)被配置用于防止到与其中检测到饱和电流的倍增器电极相邻的下游倍增器电极的任何实质性二次电子发射。在一些实施方案中，在不同测量之间未调整所述光检测器的电压。在另外的实施方案中，所述光检测器的增益是恒定的。在一些实例中，所述 光检测器的增益是用户不可调整的。在其它实施方案中，所述光检测器被配置用于在所述多个倍增器电极中的每个倍增器电极处提供独立的电压控制。在一些实例中，调节倍增器电极到倍增器电极的电压以保持电压基本上恒定(或恒定)同时允许改变每个倍增器电极处的输入电流或输出电流。在其它实例中，当在100kHz的速率下测量电流时，电流测量值的动态范围为大于10¹⁰。在其它实例中，所述处理器使用来自每个静电计的信号来计算平均输入电流。在一些实施方案中，所述第一处理器被配置用于通过计算倍增器电极信号的在最小噪声阈值之上且在最大饱和阈值之下的输入电流来计算平均输入电流。在另外的实施方案中，所述处理器被配置用于使用相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放并且对已缩放的输入电流求平均，从而提供平均输入电流。在其它实施方案中，所述系统可包括光耦合到所述光电阴极的至少一个光学元件。在一些实例中，在测量具有不同浓度的样品时所述光检测器的入口狭缝宽度(和出口狭缝宽度，如果需要的话)保持恒定。在其它实施方案中，所述光检测器的入口狭缝宽度(和出口狭缝宽度，如果需要的话)是不可调整的。

在另一方面，提供了一种被配置用于从样品接收光发射的光学系统，所述光学系统包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极。在一些配置中，所述系统包括连续倍增器电极的多个区段，例如其中每个区段包括多个倍增器电极。在一些布置中，所述多个倍增器电极中的至少一个区段电联接到静电计。

在某些实施方案中，所述系统还包括电联接到所述多个倍增器电极中的一个的至少一个另外的静电计。在一些实施方案中，所述系统还包括被电联接到每个静电计并且被配置用于测量进入每个相应倍增器电极的输入电流或输出电流的第一处理器。在其它实施方案中，将不具有相应静电计的至少一个倍增器电极定位在被电联接到静电计的倍增器电极之间。在其它实施方案中，一个或多个区段包括多个静电计，其中每隔一个倍增器电极被电联接到静电计。在一些实例中，一个或多个区段包括多个静电计，其中每隔两个倍增器电极被电联接 到静电计。在其它实例中，所述系统可包括多个静电计，其中每隔三个倍增器电极被电联接到静电计。在其它实例中，一个或多个区段可包括多个静电计，其中每隔四个倍增器电极被电联接到静电计。在其它实施方案中，每个静电计可电联接到信号转换器。在一些实例中，每个静电计被电联接到模拟信号转换器、离子脉冲计数器或其它合适的转换器，以便将例如同步数字信号从被电联接到静电计的倍增器电极中的每一个提供至所述处理器。在一些实施方案中，所述处理器被配置用于使用所述同步数字信号来提供表示样品浓度的平均数字信号。在其它实施方案中，所述系统可包括处理器，所述处理器被电联接到所述多个倍增器电极并且被配置用于防止一个或多个倍增器电极处或每个倍增器电极处的电流过载，例如可将每个倍增器电极与其它倍增器电极电隔离来向所述处理器提供单独的信号。在一些实例中，所述第一处理器(或检测器或两者)被配置用于改变饱和倍增器电极处的电压(相对于前面的倍增器电极)，以便针对前面的倍增器电极减少其电子增益并且减少用于其它下游倍增器电极的离子电流。在其它实例中，在测量来自具有不同浓度的样品的光发射之间未调整所述光检测器的电压。在其它实例中，所述光检测器的增益是恒定的。在一些实施方案中，所述光检测器的增益是用户不可调整的。在其它实施方案中，所述处理器被配置用于在所述多个倍增器电极中的每个倍增器电极处提供独立的电压控制。在一些实施方案中，调节倍增器电极到倍增器电极的电压以保持电压基本恒定(或恒定)。在其它实施方案中，当在100kHz的速率下测量离子电流时，电流测量值的动态范围为大于10¹⁰。在一些实施方案中，所述处理器使用来自每个静电计的信号来计算平均电子倍增器输入电流。在某些实施方案中，所述处理器被配置用于通过计算倍增器电极信号的在最小噪声阈值之上、例如在噪声电流信号之上且在最大阈值之下、例如在饱和电流信号之下的输入电流来计算平均输入电流。在一些实施方案中，所述处理器被配置用于使用相应的倍增器电极增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放并且对已缩放的输入电流求平均，从而提供平均输入电流。在某些实例中，所述系统可包括光耦合到所述光电阴极的至少一个光学 元件。在其它实例中，在测量具有不同浓度的样品时所述光学检测器的入口狭缝宽度(和/或出口狭缝宽度)保持恒定。在一些实施方案中，所述光学检测器的入口狭缝宽度(和/或出口狭缝宽度)是不可调整的。

在另外的方面，提供了一种包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器，其中所述多个倍增器电极中的每一个被配置成电联接到相应静电计。

在某些实施方案中，所述多个倍增器电极和所述静电计处于同一个外壳中。在一些实施方案中，每个静电计被电联接到相应信号转换器。在其它实施方案中，所述相应信号转换器中的每一个是模拟数字转换器、离子脉冲计数器或其它信号转换器。在一些实施方案中，所述信号转换器中的每一个被配置用于以电隔离的方式向处理器提供信号。在其它实例中，所述检测器包括电联接到每个静电计和模拟数字转换器对的相应功率转换器。在一些配置中，对于一个或多个倍增器电极、例如每个倍增器电极而言，所述静电计和所述转换器可处于基本上相同的电势，例如其中所述处理器处于接地电势。在一些实例中，所述检测器包括被电联接到所述多个倍增器电极中的每一个并且被配置用于防止每个倍增器电极处的电流过载的处理器。在某些实施方案中，所述处理器被配置用于改变在其中检测到饱和电流的倍增器电极处、上游或下游的电压。在一些实施方案中，所述处理器被配置用于使在其中检测到饱和电流的倍增器电极处、上游或下游的电压的极性反转。在其它实施方案中，所述处理器被配置用于防止到与其中检测到饱和电流的倍增器电极相邻的下游倍增器电极的任何实质性二次电子发射。

在另一方面，提供了一种包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器，其中所述多个倍增器电极中的每一个被电联接到相应静电计。

在某些实施方案中，所述多个倍增器电极和所述静电计处于同一 个外壳中。在其它实施方案中，每个静电计被电联接到相应的信号转换器。在另外的实施方案中，所述相应信号转换器中的每一个是模拟数字转换器、离子脉冲计数器或其它合适的信号转换器。在其它实施方案中，所述模拟数字转换器中的每一个被配置成以电隔离的方式电联接到处理器。在一些实例中，所述光检测器包括电联接到每个静电计和模拟数字转换器对的相应功率转换器。在其它实施方案中，所述检测器包括处理器，所述处理器被电联接到所述多个倍增器电极中的每一个并且被配置用于防止每个倍增器电极处的电流过载，例如可将每个倍增器电极与其它倍增器电极电隔离来向所述处理器提供信号。在一些实施方案中，所述处理器被配置用于改变在其中检测到饱和电流的倍增器电极处、上游或下游的电压。在一些实例中，所述处理器被配置用于使在其中检测到饱和电流的倍增器电极处、上游或下游的电压的极性反转。在其它实施方案中，所述处理器被配置用于防止到与其中检测到饱和电流的倍增器电极相邻的下游倍增器电极的任何实质性二次电子发射。

在另外的方面，描述了一种包括信号放大装置的光检测器，所述信号放大装置被构造和布置用于接收由样品发射的光子并且通过从表面二次射出电子来使表示所接收光子的信号放大，其中有效射出电子以使所述信号放大的所述表面各自被配置成电联接到静电计。

在某些实例中，有效射出电子的至少两个相邻表面被配置成电联接到相应静电计。在其它实例中，有效射出电子的每隔一个表面被配置成电联接到相应静电计。在一些实施方案中，有效射出电子的每隔两个表面被配置成电联接到相应静电计。在另外的实施方案中，所述静电计被配置成电联接到信号转换器，例如模拟数字转换器、离子脉冲计数器或其它合适的信号转换器。在其它实例中，所述信号转换器是模拟数字转换器。在一些实施方案中，所述检测器可包括电联接到所述静电计和所述模拟数字转换器的功率转换器。在某些实例中，所述检测器可包括处理器，所述处理器被电联接到所述表面中的每一个并且被配置用于防止每个表面处的电流过载，例如可将每个表面与其 它表面电隔离来向所述处理器提供信号。在一些实施方案中，所述处理器被配置用于同步测量所有表面电流。在某些实施方案中，所述处理器被配置用于改变在饱和表面或在所述饱和表面上游或下游的表面处的电压。

在另一方面，提供了一种包括信号放大装置的光检测器，所述信号放大装置被构造和布置用于接收由样品发射的光子并且通过从表面二次射出电子来使表示所接收光子的信号放大，其中用于射出电子以使所述信号放大的至少一个表面被电联接到静电计。

在某些实施方案中，所述表面中的至少两个被电联接到相应静电计。在一些实施方案中，每个表面均电联接到相应静电计。在其它实施方案中，每隔两个表面被电联接到相应静电计。在另外的实施方案中，每个静电计均电联接到信号转换器，例如模拟数字转换器、离子脉冲计数器或其它信号转换器。在一些实例中，所述信号转换器是模拟数字转换器。在其它实例中，所述检测器包括电联接到每个静电计和模拟数字转换器对的功率转换器。在一些实施方案中，所述检测器包括被电联接到所述多个表面中的每一个并且被配置用于防止每个表面处的电流过载、例如使每个表面与其它表面电隔离的处理器。在某些实例中，所述处理器被配置用于同步测量所有表面电流。在某些实施方案中，所述处理器被配置用于改变在饱和表面或在所述饱和表面上游或下游的表面处的电压。

在另外的方面，公开了一种检测光发射的方法，所述方法包括：同步检测在被配置用于接收光子的光电倍增器的多个倍增器电极中的每个倍增器电极处的电流信号(输入电流信号或输出电流信号)；以及对在每个倍增器电极处的所检测电流信号、包括在噪声电流信号之上且在饱和电流信号之下的所测量电流信号求平均，从而确定平均电流。

在某些实施方案中，所述方法可包括在其中测量到饱和电流的倍 增器电极处终止信号放大。在一些实施方案中，所述方法可包括改变与其中测量到饱和电流的倍增器电极相邻的倍增器电极处的电压以终止信号放大。在一些实例中，所述方法可包括：通过计算所有倍增器电极处的电流并且丢弃在噪声电流信号之下且在饱和电流信号之上的所计算电流来确定平均电流；用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放；以及对已缩放的电流求平均来确定平均电流。在某些示例中，所述方法包括向所述多个倍增器电极中的每个倍增器电极提供浮动电压。在其它实例中，所述方法包括控制每个倍增器电极处的电压以独立于所述多个倍增器电极中的其它倍增器电极处的电压。在其它实例中，所述方法包括在无需调整所述增益的情况下测量光子。在一些实施方案中，所述方法包括在无需调整所述光电倍增器的增益的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在其它实施方案中，所述方法包括在无需调整所述光电倍增器的入口狭缝宽度的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在另外的实施方案中，所述方法包括根据所确定的平均输入电流来计算样品浓度。

在另一方面，公开了一种检测光发射的方法，所述方法包括：同步检测在被配置用于接收光子的光电倍增器的至少两个内部倍增器电极的电流信号、例如输入电流信号或输出电流信号；以及对在所述至少两个内部倍增器电极中的每一个处的所检测电流信号、包括在噪声电流信号之上且在饱和电流信号之下的所测量电流信号求平均，从而确定平均输入电流。

在某些实例中，所述方法包括在其中测量到饱和电流的倍增器电极处终止信号放大。在其它实例中，所述方法包括同步检测所述多个倍增器电极中的每隔一个内部倍增器电极处的电流信号。在其它实施方案中，所述方法包括同步检测所述多个倍增器电极中的每隔两个内部倍增器电极处的电流信号。在一些实例中，所述方法包括在其中测量到饱和电流的倍增器电极处终止信号放大。在另外的实例中，所述方法包括提供所述多个倍增器电极中的每个所检测倍增器电极处的浮动电压。在其它实例中，所述方法包括控制每个倍增器电极处的电 压以独立于所述多个倍增器电极中的其它倍增器电极处的电压。在一些实施方案中，所述方法包括在无需调整所述光电倍增器的增益的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在其它实例中，所述方法包括在无需调整所述光电倍增器的入口狭缝宽度的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在一些实施方案中，所述方法包括根据所确定的平均电流来计算样品浓度。在一些实例中，所述方法包括：通过计算所选倍增器电极处的电流并且丢弃在噪声电流信号之下且在饱和电流信号之上的所计算电流来确定平均电流；以及用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放并且对已缩放的电流求平均，从而确定平均电流。

在另一方面，提供了一种测量光子的方法，所述方法包括单独地控制包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器的每个倍增器电极中的偏置电压以测量光子。

在某些实施方案中，所述方法包括将所述倍增器电极电压调节为基本上恒定。在某些实例中，所述方法包括：计算所述多个倍增器电极中的所选倍增器电极处的电流、例如输入电流或输出电流；丢弃在噪声电流电平之下且在饱和电流电平之上的所计算电流；用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放；以及对已缩放的电流求平均来确定平均电流。

在另外的方面，提供了一种分析样品的方法，所述方法包括通过独立地测量包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器中的所述多个倍增器电极中的每一个处的电流、例如输入电流或输出电流来使来自所述样品的光信号放大。在某些实施方案中，所述方法包括：计算所述多个倍增器电极中的每个倍增器电极处的电流；丢弃在噪声电流电平之下且在饱和电流电平之上的所计算电流；用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放；以及对已缩放的电流求平均来确定平均电流。

在另一方面，描述了一种分析样品的方法，所述方法包括通过独立地测量包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器中的所述多个倍增器电极中的两个或更多个处的电流、例如输入电流或输出电流来使来自所述样品的光信号放大。在某些实例中，所述方法包括：计算所述多个倍增器电极中的所述两个或更多个倍增器电极中的每一个处的电流；丢弃在噪声电流电平之下且在饱和电流电平之上的所计算电流；用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放；以及对已缩放的电流求平均来确定平均电流。在其它实例中，所述方法包括测量来自所述多个倍增器电极中的每隔一个倍增器电极的电流。

在另外的方面，一种系统包括光电阴极、阳极、在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极、电联接到所述多个倍增器电极中的一个的至少一个静电计、以及电联接到所述至少一个静电计的处理器，所述处理器被配置用于根据由所述静电计测量的电流值来确定平均电流、例如输入电流或输出电流。在某些实例中，所述处理器被配置用于通过以下方式来确定所述平均电流：计算所述多个倍增器电极中的所述至少一个倍增器电极处的电流、丢弃在噪声电流电平之下且在饱和电流电平之上的所计算电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放、并且对已缩放的电流求平均来确定平均电流。在一些实例中，所述系统包括电联接到除电联接到所述静电计的倍增器电极之外的倍增器电极的第二静电计。在另外的实例中，所述处理器被配置用于通过以下方式来确定所述平均电流：计算电联接到所述静电计的倍增器电极和电联接到所述第二静电计的倍增器电极处的电流、丢弃在噪声电流电平之下且在饱和电流电平之上的所计算电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放、并且对已缩放的电流求平均来确定平均电流。在一些实施方案中，所述多个倍增器电极中的每一个均电联接到相应静电计。在其它实施方案中，所述处理器被配置用于通过以下方式来确定所述平均电流：计算所述多个倍增器电极中的每一个倍增器电极处的电流、丢弃在噪声电流电平之下且在饱和电流 电平之上的所计算电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算电流缩放、并且对已缩放的电流求平均来确定平均输入电流。

在下文更详细地描述另外的属性、特征、方面、实施方案以及配置。

附图说明

参照附图来描述信号倍增器的某些特征、方面和实施方案，在附图中：

图1是根据某些实例的包括光电阴极、阳极和在它们之间的多个倍增器电极的检测器的图解；

图2是根据某些实例的检测器的图解，其中每个倍增器电极均电联接到静电计；

图3是根据某些实例的检测器的图解，其中每隔一个倍增器电极被电联接到静电计；

图4是根据某些实例的检测器的图解，其中每隔两个倍增器电极被电联接到静电计；

图5是根据某些实例的检测器的图解，其中每隔三个倍增器电极被电联接到静电计；

图6是根据某些实例的检测器的图解，其中每隔三个倍增器电极被电联接到静电计；

图7是示出根据某些实例的多个倍增器电极中的每一个的信号强度范围的图表；

图8是示出根据某些实例的使用电阻器梯(resistor ladder)来控制检测器中的倍增器电极的电压的图解；

图9是示出根据某些实例的多个静电计的使用的图解，每个静电计均电联接到相应倍增器电极；

图10是示出根据某些实例的被电联接到放大器以向放大器提供功率的功率转换器的图解；

图11是示出根据某些实例的被配置用于对检测器中的倍增器电极偏置电压提供单独控制的电路的图解；

图12是根据某些实例的被配置成响应于倍增器电极的饱和而终止信号放大的电路的示意图；

图13是示出根据某些实例的各种倍增器电极的动态范围的图表说明；

图14A是根据某些实例的被配置用于控制倍增器电极电压的电路；

图14B和图14C一起示出根据某些配置的被配置用于控制倍增器电极电压的另一个电路的示意图；

图15是根据某些实例的侧面检测器的图解；

图16是根据某些实例的用于光发射光谱的装置的实例；

图17是根据某些实例的用于测量荧光或磷光的装置的实例；

图18是根据某些实例的共焦显微镜的示意图；

图19是根据某些实例的闪烁照相机的示意图；

图20A是根据某些实例的微通道板的图解；

图20B是根据某些配置的堆叠的微通道板的图解，所述堆叠的微通道板中的每一个均可充当倍增器电极；

图21是根据某些实例的图像增强器的示意图；以及

图22是根据某些配置的连续光检测器的简化图解。

考虑到本公开的权益，本领域的普通技术人员应了解，附图中的部件并不是限制性的，并且在不脱离本文所述技术的精神和范围的情况下，还可以包括另外的部件。

具体实施方式

本文所述的某些特征、方面和实施方案涉及光检测器和使用光检测器的系统，所述光检测器和系统可以接收入射光子、使对应于所述光子的信号放大并且提供所得的电流或电压。在一些实施方案中，本文所述的光检测器和系统可具有扩展的动态范围，从而在不损坏装置或使装置过早老化的情况下接受大的电子电流和高水平的光。在其它实例中，所述光检测器和系统可由于高浓度(或高的、发射或以其它方式提供至光检测器的光子的量)而对过载或饱和效应基本上不敏感，同时仍然提供快速的获取时间和准确的测量值。

在一些实施方案中，本文所述的光检测器的倍增器电极可用于以不使所述倍增器电极过载的方式测量信号，例如表示入射光的信号。例如，所述检测器可以被配置成使得在饱和倍增器电极下游的倍增器电极“短路”或不用于放大。这种配置可增加光检测器的寿命并且可允许在宽的样品浓度范围内使用光检测器而不需要针对每种浓度改变或调整光检测器的增益。例如，可监测每个倍增器电极的电压(或电流)和/或使用所述电压(或电流)来测量信号。若需要，可以监测提供在噪声电平之上和/或在饱和电平之下的信号的倍增器电极并且将它们聚集在一起，例如以便提供可用于确定浓度、或以其它方式提供对应于入射光的所期望输出，例如图像。在测量到倍增器电极饱和的情况下，可在饱和倍增器电极下游的倍增器电极处或任选地在饱和的倍增器电极本身处终止信号放大，以延长所述光检测器和系统的寿命。对术语“上游”和“下游”的参考应被理解为是指一个倍增器电极相对 于另一个倍增器电极的位置。例如，光电倍增器的紧邻光电阴极的倍增器电极将是在紧邻所述光电倍增器的阳极的倍增器电极的上游。类似地，光电倍增器的紧邻阳极的倍增器电极将是在紧邻所述光电倍增器的光电阴极的倍增器电极的下游。

在某些实施方案中，本文所述的光检测器和系统具有针对许多不同类型的光学装置的广泛适用性，包括但不限于医疗和化学使用仪表的光检测器，显微镜、照相机、望远镜、微通道板检测器、CT扫描器、PET扫描器、X射线检测器、图像增强器、视觉装置例如夜视装置、辐射检测器、以及使光信号放大以提供表示入射光的电流(或电压)、图像或信号的其它光学器件。所述光学器件可以与一个或多个闪烁器、初级发射器、次级发射器或用于促进光检测和/或光使用的其它材料一起使用或可以包括它们以便提供图像。视觉成像部件可以与所测量的信号一起用来构建表示由本文所述的检测器和系统接收到的光的图像。以下更详细地描述这些和其它光检测器和系统的实例。

以下参考包括倍增器电极或倍增器电极级的装置来描述特定的图。考虑到本公开的权益，本领域的普通技术人员应了解，倍增器电极或倍增器电极级的精确数量可根据所期望的信号放大率、所期望的装置的灵敏度以及其它考虑而变化，例如从5到30或在这之间的任何数量或大于30的倍增器电极级的其它数量。另外，在参考通道、例如微通道板装置的通道的情况下，通道的精确数量也可以根据需要而变化。在一些配置中，倍增器电极可存在于连续倍增器电极装置中。

在某些实施方案中并且参照图1，示出了光检测器100的特定部件。检测器100包括光电阴极115、阳极135以及在光电阴极115与阳极135之间的多个倍增器电极125-133。虽然未示出，检测器100的部件通常将定位在管或外壳内(在真空下)并且还可包括在光电阴极115与多个倍增器电极125中的第一倍增器电极126之间的聚焦电极以便以合适的角度定向来自光电阴极115的光束。在检测器100的 使用中，光束110入射在光电阴极115上，所述光电阴极115通过光电效应将来自光束110的光信号转换成示出为光束120的电信号。在一些实施方案中，光电阴极115可作为检测器100的入口孔上的薄膜或层而存在。光电阴极115通过来自光电阴极115的射出电子将来自光束110的能量转换成电信号。例如，入射光子可撞击光电阴极115的表面并且引起电子从光电阴极115的表面射出。射出电子的精确数目/光子至少部分地取决于材料的功函数和入射光子的能量。光束120入射在下游倍增器电极126上，所述下游倍增器电极126在倍增器电极127的大致方向上发射二次电子。例如，可使用分压器电路(如下所述)或其它合适的电路来为每个下游倍增器电极提供更正的电压。光电阴极115与倍增器电极126之间的电势差导致从光电阴极射出的电子朝向倍增器电极126加速。加速的精确水平至少部分地取决于所使用的增益。与倍增器电极126相比，倍增器电极127通常被保持在更正的电压下，例如更正100至200伏特，从而引起由倍增器电极126发射的电子朝向倍增器电极127加速。在电子是从倍增器电极127发射的时，它们朝向下游倍增器电极128加速，如由光束140所示。在每个连续倍增器电极级发射比上游倍增器电极发射的电子数量更多的电子的位置处提供有级联机制。所得的放大信号被提供至阳极135，所述阳极135通常通过光检测器100的一个或多个电耦合器将电流输出到外部电路。可以使用在阳极135处测量的电流来确定由样品发射的光的量。如果需要，可以使用所测量的电流通过常规标准曲线技术来对样品的浓度或量进行定量。一般来说，检测到的电流取决于从光电阴极115射出的电子的数量，所述数量与入射光子的数量和装置100的增益成正比。增益通常被定义为相对于从光电阴极115射出的电子的数量、在阳极135处收集到的电子的数量。例如，如果在每个倍增器电极处发射5个电子，并且装置100包括总计8个倍增器电极，那么增益为5⁸或约390,000。增益依赖于施加到装置100的电压。例如，如果电压增加，那么倍增器电极之间的电势差增加，从而导致撞击特定倍增器电极级的电子的入射能量增加。

在一些实施方案中，光检测器100可能由于允许将过多的光引入到外壳中和/或由于将增益调整得过高而过载。如上文指出的，可通过改变或调整控制电压来调整现有光检测器的增益，以便在检测器不饱和的情况下提供所期望的信号。例如，典型检测器的操作电压可以是在800-3000伏特之间。改变所述操作电压可引起增益的改变。典型的增益值可以是从约10⁵到约10⁸。增益调整常常是在样品与样品之间发生，以避免检测器在高样品浓度(或高的光量)下过载，并且避免在低样品浓度(或低入射光水平)下未提供足够的信号放大。作为替代方案，可以选择增益(通过选择合适的操作电压)以使得更强的样品不会使检测器饱和。在测量与测量或图像与图像之间调整增益增加了取样时间，可减少检测器响应时间并且可导致不准确的结果。在增益过高的情况下，检测器可能会过载或饱和，从而可导致检测器的寿命减少并且提供不准确的测量值。在增益过低的情况下，低水平的光可能会被漏检。在本文所述的某些实施方案中，可使检测器的增益保持恒定并且可使其在进入检测器的光的高水平或量下对饱和或过载不敏感。替代地，可以监测在所选倍增器电极级处的电流并且使用所述电流来确定使用下游倍增器电极进行的信号放大是否应当继续或是否应当终止放大以保护检测器，例如保护倍增器电极表面。可以用其级增益使在所选倍增器电极级处测量到的电流缩放，并且随后求平均或以其它方式用于确定表示到达检测器的光的集中度或量的平均输入电流信号。以下更详细地描述对这类过程的说明。

在某些实施方案中，光检测器100的倍增器电极126-133(且共同地被示出为元件125)中的每一个可以被配置成电联接到静电计，这样使得可以监测或测量在所述多个倍增器电极125中的每一个处的输入电流(或输出电流)。在一些配置中，每个倍增器电极之间的电压差可为约100至200V。如本文其它地方所描述的，所述静电计可以是模拟电路或数字电路的一部分。例如，可以使用包括一个或多个场效应晶体管的固态放大器来测量多个倍增器电极126-133中的每一个处的电流。在一些实例中，多个倍增器电极126-133中的每一个可包括 相应的固态放大器。如果需要，所述放大器可联接到一个或多个信号转换器、处理器或其它电部件。组合起来，部件可提供或被视为包括一个或多个通道例如ADC通道的微控制器。在一些实施方案中，单个微处理器可电联接到一个、两个或更多个(例如所有)倍增器电极，以使得可同步将电流值提供至用于一个、两个或更多个(例如所有)倍增器电极的处理器。由于不同的倍增器电极电压，可通过使各种信号与每个倍增器电极电隔离的一些装置例如光耦合器、电感器、光导管、IRF装置或可以使用的其它部件来提供电流值。例如，可将每个倍增器电极/静电计对与其它倍增器电极/静电计对电隔离和/或电绝缘以使得可以测量来自每个倍增器电极的单独信号。在其它配置中，被电联接到合适部件(如本文所述)的处理器可监测每个倍增器电极处的电流电平并且可用于确定平均输入电流，所述平均输入电流用于确定样品的浓度或用于基于所确定的输入来构建图像。

在某些实施方案中并且参照图2，示出了光检测器系统中的特定部件的一种配置。在图2中，光检测器200包括光电阴极210、阳极220以及多个倍增器电极级230-237。在检测器200中，倍增器电极级230-237中的每一个均电联接到相应静电计240-247。静电计240-247各自可电联接到第一处理器250，例如通过处理器250的单独输入通道(未示出)。如果需要，阳极220也可以电联接到任选的静电计252。例如，在某些实例中，可能期望将检测器200的操作从监测一个或多个内部倍增器电极电流的状态切换到仅监测阳极220处的电流的第二状态。如本文指出的，处理器250可存在于印刷电路板上，所述印刷电路板可包括在印刷电路板上常见的其它部件，包括但不限于I/O电路、数据总线、存储器单元(例如RAM)、时钟发生器、支持集成电路以及其它电部件。虽然未示出，但检测器200的倍增器电极/静电计对可彼此电隔离以便向第一处理器250提供单独的信号。

在其它实施方案中并且现参照图3，可能不希望监测所述检测器的每个倍增器电极处的电流。例如，在光检测器300中，每隔一个倍增器电极被电联接到静电计。示出检测器300包括光电阴极310、阳 极320以及多个倍增器电极级330-337。在检测器300中，每隔一个倍增器电极级被电联接到相应静电计。例如，倍增器电极级330-333未被电联接到静电计，而倍增器电极级334-337中的每一个均电联接到相应静电计344-347。静电计344-347各自可电联接到第一处理器350，例如通过处理器350的单独输入通道(未示出)。如果需要，阳极320也可以电联接到任选的静电计352。如本文指出的，处理器350可存在于印刷电路板上，所述印刷电路板可包括在印刷电路板上常见的其它部件，包括但不限于I/O电路、数据总线、存储单元(例如RAM)、时钟发生器、支持集成电路以及其它电部件。通过将检测器配置成在每隔一个电极上具有静电计，可以实现检测器制造和减少的电路。如下文更详细地指出的，可以使用来自检测器300的所选电流输入来确定平均输入电流，所述平均输入电流可用于计算样品浓度、重建图像或用于其它装置。虽然图3所示的配置说明了静电计可存在于每隔一个倍增器电极处，但可能希望将静电计包括在相邻的倍增器电极上，然后是不具有静电计的倍增器电极级，而不是在每隔一个倍增器电极的基础上将静电计间隔开。例如，在检测器包括八个倍增器电极和四个静电计的情况下，可能希望将静电计从所有级中省略，除了最后四个倍增器电极级332、333、336和337。虽然未示出，但检测器300的倍增器电极/静电计对可彼此电隔离以便向第一处理器350提供单独的信号。

在另外的实施方案中并且参照图4，可能希望将检测器配置成在每隔两个倍增器电极上具有静电计。例如，检测器400包括光电阴极410、阳极420以及在光电阴极410与阳极420之间的多个倍增器电极430-437。在检测器400中，每隔两个倍增器电极级被电联接到相应静电计。例如，倍增器电极级434、432和437中的每一个分别被联接到静电计444、442和447，并且所有其它倍增器电极级未联接到静电计。静电计444、442和447各自可电联接到第一处理器450，例如通过处理器450的单独输入通道(未示出)。如果需要，阳极420也可以电联接到任选的静电计452。虽然三个静电计被示出为存在于 检测器400中，但如果需要，这三个静电计可一起定位在倍增器电极级中间、一起朝向倍增器电极级的一端或以除每隔两个倍增器电极之外的某种方式间隔开。例如，可能希望从所有级中省略静电计，除了最后三个倍增器电极级433、436和437。考虑到本公开的权益，本领域的普通技术人员将容易选择包括三个静电计的检测器的另外的配置，每个所述静电计均电联接到相应倍增器电极。虽然未示出，但检测器400的倍增器电极/静电计对可彼此电隔离以便向第一处理器450提供单独的信号。

在其它实施方案中并且参照图5，可能希望将检测器配置成在每隔三个倍增器电极上具有静电计。例如，检测器500包括光电阴极510、阳极520以及在光电阴极510与阳极520之间的多个倍增器电极530-537。在检测器500中，每隔三个倍增器电极级被电联接到相应静电计。例如，倍增器电极级535和537中的每一个分别被联接到静电计545和547，并且所有其它倍增器电极级未联接到静电计。静电计545和552各自可电联接到第一处理器550，例如通过处理器550的单独输入通道(未示出)。如果需要，阳极520也可以电联接到任选的静电计552。虽然两个静电计被示出为存在于检测器500中，但如果需要，这两个静电计可一起定位在倍增器电极级中间、一起朝向倍增器电极级的一端或以除每隔三个倍增器电极之外的某种方式间隔开。例如，可能希望从所有级中省略静电计，除了最后两个倍增器电极级533和537。考虑到本公开的权益，本领域的普通技术人员将容易选择包括两个静电计的检测器的另外的配置，所述静电计各自电联接到相应倍增器电极。虽然未示出，但检测器500的倍增器电极/静电计对可彼此电隔离以便向第一处理器550提供单独的信号。

在一些实例中，可能希望将检测器配置成在每隔四个倍增器电极上具有静电计。例如并且参照图6，检测器600包括光电阴极610、阳极620以及在光电阴极610与阳极620之间的多个倍增器电极630-637。在检测器600中，每隔四个倍增器电极级被电联接到相应静电计。例如，倍增器电极级633和634中的每一个分别被联接到静 电计643和644，并且所有其它倍增器电极级未联接到静电计。静电计643和644各自可电联接到第一处理器650，例如通过处理器650的单独输入通道(未示出)。如果需要，阳极620也可以电联接到任选的静电计652。虽然两个静电计被示出为存在于检测器600中，但如果需要，这两个静电计可一起定位在倍增器电极级中间、一起朝向倍增器电极级的一端或以除每隔四个倍增器电极之外的某种方式间隔开。另外，静电计联接不需要分别发生在第二倍增器电极级634和第七倍增器电极级633上，而是替代地可存在于第一倍增器电极630和第六倍增器电极636、第三倍增器电极631和第八倍增器电极637或相隔四个倍增器电极级的其它倍增器电极上。虽然未示出，但检测器600的倍增器电极/静电计对可彼此电隔离以便向第一处理器650提供单独的信号。

虽然图2-6示出特定的静电计间距，其中存在多于八个倍增器电极级，但所述间距可不同于图2-6中所示的特定间距。例如，所述间隔可大于每隔四个倍增器电极(其中存在对于八个倍增器电极)，可集中朝向中间的倍增器电极级，可集中朝向接近倍增器电极的倍增器电极级，或另外可以所期望或所选的方式间隔开。在使用二十六倍增器电极电子倍增器的一些实例中，第一静电计可存在于中点处、例如电联接到倍增器电极13，并且第二静电计可定位在倍增器电极13的上游或倍增器电极13的下游。

在某些实施方案中，在本文所述的检测器和系统的操作中，可以在各种倍增器电极级处监测信号、例如输入电流或输出电流，例如，如果下一个倍增器电极是正偏置则这种电流将是输入电流，否则将是输出电流。这种信号可用于确定平均电流信号，所述平均电流信号可用于定性目的、定量目的或在图像构建中使用。参照图7所示的示意图，示出用于包括十二个倍增器电极级的检测器的说明性信号值。用于每个倍增器电极的条表示每个倍增器电极的动态范围。处于示例性目的，倍增器电极1被认为是紧邻光电阴极且在其下游的倍增器电极(或在所述检测器不包括光电阴极的情况下，倍增器电极1是最靠近 开口孔的倍增器电极，所述开口孔接收来自样品的入射光或从物体反射或发射的光)。处理器可选择信号下限710以使得在所述下限之下的输出信号被认为是在噪声内，例如具有小于3的信噪比。这些信号可以丢弃。类似地，可以选择信号上限720，其中在所述上限之上的值被认为是饱和的倍增器电极。这些值也可以由处理器丢弃。另外，如下所述，在检测到饱和倍增器电极的情况下，在所述饱和倍增器电极下游的倍增器电极可能会短路，从而使得所述饱和倍增器电极充当用于将所有电子拉出以保护检测器的集电器板。图7中未示出用于倍增器电极11和12的信号，因为这些倍增器电极是在饱和倍增器电极(倍增器电极10)的下游。所选电流窗内的其余值(用于倍增器电极3-9的信号)可用于确定平均信号。例如，如果监测到输出电流并且倍增器电极级的增益是已知的，那么可以使用所述电流和所述增益值来确定各种倍增器电极级的平均信号。作为替代方案，可以测量每个倍增器电极处的输入信号并且同步将其转换。例如，可以使用倍增器电极的增益曲线来计算每个倍增器电极处的输入电流。可同步对所述输入电流(针对在饱和倍增器电极之下的输入电流以及在信噪比之上的倍增器电极之上的输入电流)求平均，例如在使用增益将每个输入电流归一化之后，以确定对应于入射在光检测器上的光信号的平均输入电流。另外，所述检测器可以被配置用于在观察到饱和的情况下关闭倍增器电极。例如，如果在任一倍增器电极级处观察到饱和，那么可以关闭这个倍增器电极级或随后的下游倍增器电极级，例如通过改变下游倍增器电极处的电压以使级联停止，从而保护检测器的其余倍增器电极，这可延长检测器的寿命。可以实时执行对信号的求平均和对单个倍增器电极的监测以扩展检测器的动态范围，例如可以增益扩展所述动态范围。

在某些实施方案中并且参照图8，示出了检测器的特定部件的常规示意图。示出检测器800的五个倍增器电极810-815，但如曲线所指示，在倍增器电极812与813之间可存在另外的倍增器电极级。检测器800还包括在倍增器电极810上游的光电阴极(未示出)。电阻梯 830用于使下游倍增器电极电偏置以具有比上游倍增器电极更正的电压，从而导致电子加速和信号805的放大。例如，选择第一倍增器电极810的电压以使得撞击倍增器电极810的电子将被射出并且朝向第二倍增器电极811加速。通过选择电阻梯830中的合适电阻值来实现各种倍增器电极810-814的偏置电压。例如，选择电阻值以提供针对每个倍增器电极的输入电流减去输出电流之间的差，同时基本上维持偏置电压。如图8所示，可存在电联接到模拟数字转换器850的放大器840、例如带有反馈的放大器，以便向处理器(未示出)发送用于测量倍增器电极815处的电流的数字信号。

在本文所述的检测器的某些配置中，到每个倍增器电极的供应电流可以是电子电流的直接度量。可以使用静电计在不干扰或改变其它倍增器电极级的情况下测量每个倍增器电极处的输入电流。一般来说，放大器可联接到每个倍增器电极偏置电压以在偏置电压处形成虚拟接地。相对于虚拟接地的输出电压与乘以反馈电阻器的电阻的倍增器电极电流成正比。随后可例如使用模拟数字转换器来转换来自放大器的每个信号，并且可通过具有电绝缘(或电隔离或两者)的一些装置将所得的值提供至处理器，以用于根据在饱和电平之下且在噪声电平之上的这些信号来确定平均输入或输出电流。图9中示出这种配置的一个图解，其中出于代表性目的示出三个倍增器电极级。倍增器电极911被示出为电联接到放大器921和信号转换器931。电阻器941被电联接到放大器921。放大器921被联接到倍增器电极911的倍增器电极偏置电压以便在所述偏置电压下形成虚拟接地。可以使用电阻梯905来提供倍增器电极偏置电压，如例如参照图8的电阻梯所描述的。相对于虚拟接地的输出电压与来自倍增器电极911的、乘以反馈电阻器941的电阻的电流成正比。随后可用信号转换器931来转换来自放大器921的输出，并且将所得的值提供至处理器950，以用于在来自倍增器电极911的信号在可接受信号窗内、例如在饱和电平信号与噪声电平信号之间的窗或范围内的情况下确定平均输入电流。也可以类似方式测量自倍增器电极912处的输入电流(或输出电流)。具体地， 放大器922被电联接到倍增器电极912和信号转换器932。电阻器942被电联接到放大器922。放大器922被联接到倍增器电极912的倍增器电极偏置电压以便在所述偏置电压下形成虚拟接地。相对于虚拟接地的输出电压与来自倍增器电极912的、乘以反馈电阻器942的电阻的电流成正比。随后可用信号转换器932来转换来自放大器922的输出，并且将所得的值提供至处理器950，以用于在来自倍增器电极912的信号在可接受信号窗内、例如在饱和电平信号与噪声电平信号之间的窗或范围内的情况下确定平均输入电流。可以类似方式使用放大器923、信号转换器933、反馈电阻器943和处理器950来测量倍增器电极913处的电流。如果需要，可以提供数字信号，以使得在可接受窗内的所测量电流包括由处理器用来确定平均输入电流的单词或信号，而不可接受的(例如在噪声内或代表饱和信号的)信号被不同地编码、例如具有不同的单词或信号，并且在计算中未被处理器使用。

在某些实例中，虽然图9中的所有三个倍增器电极均被示出为包括相应的静电计，但可能希望仅包括两个静电计，例如可能不监测倍增器电极912处的电流。在本文所述的一些实施方案中，所述检测器和系统可包括联接到内部倍增器电极的两个、三个、四个、五个或更多个静电计、例如在第一倍增器电极与阳极之间的那些，以便在确定平均输入信号时提供足够的信号。如果需要，每个内部倍增器电极均可包括相应静电计以增加测量的整体准确度。在静电计在倍增器电极偏置电压下浮动的某些实施方案中，可从浮动DC/DC转换器提供用于每个静电计和任何相关联的信号转换器的功率。参照图10，单个倍增器电极1010被示出为电联接到放大器1020。放大器1020在倍增器电极1010的偏置电压下浮动。浮动DC/DC转换器1030可电联接到放大器1020和信号转换器1040以便向这些部件提供功率。DC/DC转换器1030通常将较高的电压(例如24伏特)转换成较低的电压(例如5伏特)，所述较低的电压被提供至放大器1020和信号转换器1040。除DC/DC转换器之外，在图10所示的配置中也可以使用功率转换器以便向静电计提供功率。如果需要，每个倍增器电极均可 电联接到功率转换器。在一些实施方案中，仅电联接到静电计的那些倍增器电极还被电联接到功率转换器。如果需要，可以将第一倍增器电极1010保持在固定的偏移量下，这可有助于使电子转换保持恒定。

在某些实例中，可通过选择电阻梯中的合适电阻器来提供如本文所述的倍增器电极偏置电压。这种配置改变了倍增器电极到倍增器电极的电压并且可能引入误差。例如，在3kV下，可能引入高达3瓦特的误差。为了避免这种误差，可能希望调节每个倍增器电极电压以减少由于电压随着电子电流增加的改变而可能引入的任何误差。图11中示出允许单独控制倍增器电极电压的一种配置。为了实现基本上恒定的电压，可以使用齐纳二极管或已调节的放大器。所述装置包括分别电联接到放大器1120和1121的倍增器电极1110和1111，类似于参照图10所描述的配置。放大器1131可电联接到电阻梯1105和齐纳二极管1141以提供对提供至倍增器电极1110的电压的独立控制。例如，齐纳二极管1141被电联接到放大器1131的输入端以提供对用于倍增器电极1110的偏置电压的另外控制，例如以便在希望或需要的情况下限制或切断电压并且通常有助于向倍增器电极1110提供偏置电压，所述偏置电压在检测器的其它倍增器电极处的电子电流增加时基本上不发生变化。类似地，齐纳二极管1142被电联接到放大器1132的输入端以允许对到倍增器电极1111的偏置电压进行控制。静电计可电联接到倍增器电极1110和1111中的每一个。例如，放大器1120可电联接到倍增器电极1110并且用于向信号转换器1150提供信号，所述信号转换器1150可将所述信号转换成例如数字信号，并且将已转换的信号提供至处理器(未示出)。类似地，放大器1121可电联接到倍增器电极1111并且用于向信号转换器1151提供信号，所述信号转换器1151可将所述信号转换成例如数字信号，并且将已转换的信号提供至处理器(未示出)。在检测器包括多于两个倍增器电极的情况下，在倍增器电极之间可存在例如类似于图11所示的放大器/齐纳二极管组合的多个电压控制器以便单独控制检测器的倍增器电极到倍增器电极的电压。如果需要，每个倍增器电极节点之间可不 需要电压控制。例如，可能希望省略某些倍增器电极之间的电压控制以简化检测器的整体构造。在图11所示的配置中，电阻链可使用非常低的电流、例如小于0.1mA，这减少了所产生的热和检测器电源上的电流需求量，所述检测器电源通常为3kV电源。

在某些实施方案中，在高水平的入射光下，下游倍增器电极(例如更靠近阳极的那些)可开始饱和。例如，随着输入电流的增加，下游倍增器电极级将开始使放大器和信号转换器饱和。虽然电子器件可能不会由于饱和而损坏，但倍增器电极上存在的射出电子的材料可能会被损坏。倍增器电极表面的损坏或劣化可导致特定倍增器电极的局部增益发生改变，这可引起测量误差。希望的是，选择倍增器电极电压以与每个检测器的动态范围良好地重叠。希望例如重叠多于50％以实现线性输出。在选择这种增益用于特定的光强度并且对具有更高强度的入射光执行后续测量的情况下，可能希望在其中检测到饱和的倍增器电极处停止信号放大。在一些实施方案中，饱和倍增器电极可以是其中信号被放大的最后一个倍增器电极，例如饱和倍增器电极可充当阳极，而在其它实例中，可以使在饱和倍增器电极下游的倍增器电极短路以便像阳极那样作用来移除所有电子。可以使用许多不同的机制来终止信号放大。在一些实施方案中，可以调整与饱和倍增器电极相邻且在其下游的倍增器电极的偏置电压，以使得电子不从所述饱和倍增器电极朝向所述相邻倍增器电极加速。以这种方式，将终止在饱和倍增器电极处的信号放大。

参照图12，示出可以在本文所述的检测器和系统中实施来终止信号放大的电路的示意图。图12中未标记的部件类似于参照图11所述且示出的那些。在饱和电平下，下游倍增器电极1211(相对于饱和倍增器电极1210的下游)可相对于饱和倍增器电极1210稍微正偏置。例如，节点可使下一个倍增器电极级上的分压器缩短到饱和倍增器电极的+5V节点。如果存在约2伏特的基准电压，那么下一个倍增器电极1211将以超过饱和倍增器电极约+3V结束。饱和倍增器电极的输出信号将变为阳极并且将收集所有电子电流。ADC将以反转极性 饱和。如果需要，这种配置可用于直接钳位倍增器电极增益电压，或可以由控制系统进行检测。例如，在入射信号改变时，其中发生信号终止的特定倍增器电极可在不同的测量之间发生改变。希望的是，保护切换速度可接近于ADC转换速度，因此可以在可能对下游倍增器电极造成任何损害之前实现信号终止。

本文所述实施方案的本质属性为：通过使饱和倍增器电极(或在饱和倍增器电极下游的倍增器电极)处的信号放大停止，装置的增益可为固定的或用户不可调整的。例如，在使用固定增益进行操作且具有26个倍增器电极的检测器中，如果在倍增器电极23处检测到饱和，那么可通过使倍增器电极23处的放大短路来终止放大。对于随后在相同的固定增益下对光子的测量或接收而言，光子的数量(或光子强度)可以为使得在倍增器电极19处发生饱和。可以在不必调整增益的情况下终止在倍增器电极19处的放大，如在使用典型的光电倍增管时所需要的。以这种方式，可以选择信号固定增益，并且所述检测器可监测倍增器电极的输入电流以确定应何时终止信号放大。这类配置的一种结果是：在不损失线性或检测速度的情况下扩展检测器的动态范围。例如，如果是测量每个倍增器电极处的电流，那么可以增益扩展所述动态范围。如果使用16位模拟数字转换器，那么这是65k(2¹⁶)倍的增益。在系统被设计为在饱和倍增器电极处终止放大的情况下，检测器可在最大电压例如3kV下进行操作以提供最大增益。在这个电压下，在许多检测器中将预期为10⁷的增益。考虑到噪声并假设针对单个光子事件为10:1的信噪比，所述动态范围将以因子10减小。当在每个倍增器电极上使用16位ADC时，预期总动态范围将为约6x10¹⁰(65,000倍10⁶)。如果读数转换以100kHz的频率发生，那么可以对约100,000个不同样品测量值求平均以将所述动态范围扩展到约6x10¹⁵的总动态范围。针对特定的样品，可以在不必改变所述检测器的增益的情况下扫描并检测强度变化很大的不同样品。

在用于展示倍增器电极的典型输出的某些实施方案中，并且考虑到每个倍增器电极处的动态范围，图13中示出针对13倍增器电极检 测器中的每个倍增器电极的倍增器电极电流相对于输入电流的图解。如图13中所示，针对倍增器电极1和2的ADC的输出非常低且在电子噪声之内。因此，这些输出被丢弃并且在输入计算中不考虑。倍增器电极3至10提供在可接受窗之内的ADC输出。可对倍增器电极3至10的信号值求平均以提供优于单个ADC读数的七倍准确度改进。倍增器电极11被测量为饱和的，这导致倍增器电极12和13的切断，从而终止在倍增器电极11处的放大。来自倍增器电极11-13的测量值也可以被丢弃或以其它方式不用于求平均以提供对应于来自样品或图像的光的平均输入电流。

在某些实例中并且如本文所述，不要求测量每个倍增器电极处的电流。替代地，可以测量并使用每隔一个、每个两个或每隔三个倍增器电极。每个级之间的增益可以是任何值，并且可通过将其ADC读数与下一个和上一个级进行比较来进行‘校准’。随后可以使用这样找到的增益，因为输入电流＝所有级增益时间ADC读数的总和。在一些实例中，固定电压可大于所有倍增器电极级电压的总和，并且底部或最后一个电阻器可用于吸收任何额外的电压。另外，底部电阻器还可以吸收为了终止信号放大而使倍增器电极短路所产生的任何过量电压。在一些配置中，可能希望具有足够的倍增器电极以补偿最终老化。例如，如果由于表面材料的劣化EM增益随时间推移而减小，那么饱和点可在倍增器电极组中进一步向下游移动。如果针对单个光子事件最后一个倍增器电极不产生10:1的信噪比(或其它所选信噪比)，那么这种响应可能指示检测器已超过其使用寿命。由于饱和倍增器电极处的信号终止以及对下游倍增器电极的保护，预期的检测器寿命应远远大于当前的常规系统。

在某些实施方案中，图14A中示出可用于测量来自倍增器电极的信号的电路的另一个示意图。电路1400一般包括电联接到电容器1420和控制器1405(或处理器，如果需要的话)的放大器1410。所述电路通过部件1430电联接到倍增器电极(未示出)。数字信号可从处理器提供并且用于控制倍增器电极的偏置电压。例如，来自处理器的 信号可用于使倍增器电极短路、调节倍增器电极偏置电压或以其它方式协助或控制信号放大机制或使信号放大机制终止。

在某些配置中，图14B和14C示出电路的另一个示意图。电路被分成两个图以提供所述电路的更为用户友好的版本。在示意图中，NGND表示虚拟接地。所述电路包括电联接到放大器U16A和U16B的DC/DC转换器U6，以便向倍增器电极(标记为节点)提供约101伏特的电压。从电压基准U19提供约4.096伏特的基准电压，并且可以将所述基准电压与来自DC/DC转换器U6的电压一起、例如使用放大器U16A和U16B以及放大器Q3的输出来向倍增器电极提供101伏特。可以通过静电计J4来测量来自倍增器电极的模拟信号并将其提供至模拟数字转换器U12。模拟数字转换器U12被电联接到数字隔离器U23和U24，所述数字隔离器U23和U24可将所述信号与倍增器电极隔离。可使来自每个倍增器电极的输出信号与其它倍增器电极的信号电绝缘，从而使得来自每个倍增器电极的信号与来自其它倍增器电极的信号分开，这允许同步对来自不同倍增器电极的信号进行测量。为了确定在任何一个倍增器电极处是否存在饱和信号，可在软件中设定饱和阈值，并且在倍增器电极处检测到饱和的情况下，可将电压箝位以使饱和倍增器电极处的放大停止。例如，可以使用夹钳的驱动放大器Q6和其它部件来使所述倍增器电极短路，例如将其放置在虚拟接地NGND处，这将使在那个倍增器电极处的信号放大停止。倍增器电极组中的每个倍增器电极可包括类似于图14B和14C中所示电路的电路，以提供独立的电压控制、独立的电压钳位(如果需要)并且将来自每个未短路倍增器电极的单独的电隔离信号提供至处理器或其它输入装置。在图14B和14C所示电路的使用中，可以测量或监测来自倍增器电极组的倍增器电极的倍增器电极信号。在检测到非饱和信号的情况下，可以利用下游倍增器电极例如通过向所述下游倍增器电极提供合适电压来使放大继续。当检测到饱和信号时，可以使其中观察到饱和信号的倍增器电极接地到虚拟接地以终止在那个饱和倍增器电极处的放大。来自被钳位的饱和倍增器电极下游的倍增 器电极的信号通常表示噪声信号，因为在这些下游倍增器电极处未发生放大。可以使用(例如，求平均)在饱和倍增器电极上游的信号和在噪声阈值之上的信号来确定平均输入电流(或平均输出电流)。

在某些实施方案中，在实施本文所述的检测器时，可选择可商购获得的部件并将其组装为印刷电路板上的较大电路的一部分和/或组装为可电联接到倍增器电极的单独板或芯片。某些部件可包括在检测器的真空内，而其它部件可保持在检测器的真空管之外。例如，可将静电计、过流保护装置和分压器放置到真空管中，因为它们不会产生可能增加暗电流的任何实质性热量。为了提供真空管中的部件与系统的处理器之间的电联接，可以实施合适的联接器和布线(例如可插入到合适联接器中的柔性PCB馈送电缆)。

在某些实施方案中，可以将本文所述的检测器配置为侧接或端接(也被称为对头接)装置。端接装置的实例在图1-4中绘画般地示出，例如其中光入射在检测器的端部上。端接检测器的外壳通常将为不透明的，以使得所述检测器的接近光电阴极的端部是接收任何实质性光的仅有部分。在其它配置中，可以与如本文所述类似的方式来实施侧接检测器，例如，侧接检测器可包括多个倍增器电极，其中一个、两个、三个或更多个(或所有)倍增器电极被电联接到相应静电计。图15中示出侧接检测器的一个图解。检测器1500包括光电阴极1510，所述光电阴极1510定位在装置的侧面上。光可进入检测器1500的侧面上的光学孔或光学窗口1515并且撞击光电阴极1510。如参照端接装置所描述的，光电阴极1510可发射电子(示出为光束1516)，所述电子被装置1500内的倍增器电极1520-1526放大并且被阳极1530收集。侧接检测器1500的所选倍增器电极可电联接到相应静电计，并且如果需要可包括合适的电路(例如类似于结合图1-12所描述的)，以允许测量在倍增器电极1520-1526处的输入电流并且计算平均输入电流信号。虽然入射光子1505在图15中被示出为是以相对于光电阴极1510约九十度角度入射的，但也可以使用除九十度之外的角度。如果需要，可将一个或多个光学元件(例如透镜)定位在所述窗口与入射光之间 以便以所期望的角度将光提供至所述检测器。

在某些实例中，存在于任何检测器中的精确倍增器电极配置可变化。例如，倍增器电极排列可以是网格型、软百叶窗型、线性聚焦型、盒研磨型、圆形笼式、微通道板型、金属通道倍增器电极型、电子轰击型或其它合适的配置。在某些实施方案中，可以使用用于光电阴极、阳极和倍增器电极的合适材料来制造本文所述的检测器。例如，光电阴极可包括以下元素或材料中的一种或多种：Ag-O-Cs、GaAs:Cs、GaAs:P、InGaAs:Cs、Sb-Cs、Sb-K-Cs、Sb-Rb-Cs、Na-K-Sb-Cs、Cs-Te、Cs-I、InP/InGaAsP、InP/InGaAs、或其组合。可将光电阴极配置为透射(半透明)型或反射(不透明)型。所述检测器的倍增器电极可包括碳(金刚石)、AgMg、CuBe、NiAl、Al₂O₃、BeO、MgO、SbKCs、Cs₃Sb、GaP:Cs或结合光电阴极所述的材料中的任何一种或多种。如本文所指出的，所选用于倍增器电极的精确材料对增益具有直接影响。这些材料中的一种或多种可以合适的角度存在于表面上以允许所述表面充当倍增器电极。阳极也可包括合适的材料以允许收集任何电子，例如一种或多种导电材料。可以将装置的与光电阴极相邻的窗口或孔配置为滤光器、例如仅允许特定波长通过的滤波器，或可以是透光性的。所述窗口中使用的典型的玻璃材料包括但不限于：硼硅酸盐玻璃、低钾玻璃、石英玻璃、UV玻璃、Schott玻璃、氟化镁或其它合适的玻璃材料。在其它实施方案中，晶体或蓝宝石可存在于检测器的外壳(或在所述检测器的外壳中)与光电阴极之间，并且可充当入射光与光电阴极之间的光学孔。

在某些实例中，本文所述的检测器可用于许多不同的应用中，包括但不限于医疗和化学使用仪器、显微镜、照相机、望远镜、微通道板检测器、CT扫描器、PET扫描器、X射线检测器、图像增强器、视觉装置(例如夜视装置)、辐射检测器。以下更详细地描述对这些和其它检测器的说明。

在某些实施方案中，本文所述的检测器和相关联电路可用于医疗 和化学使用仪器中。例如，所述检测器可在许多应用中用于检测光，所述应用包括但不限于：发冷光、化学发光、荧光、磷光、拉曼光谱、生物发光、环境分析、基因芯片扫描(或条形码扫描)、辐射计数器、表面检查(例如激光扫描表面检查)、流式细胞术、天文使用仪器、工业设备和材料检查以及其它应用。参照图16，示出用于光发射光谱(OES)的装置。在化学物种被原子化和/或离子化时，最外部的电子可经历跃迁从而可发射光(可能包括非可见光)。例如，当原子的电子处于激发状态时，电子随着其衰减到较低能量状态可发射呈光形式的能量。考虑到本公开的权益，本领域的普通技术人员将容易选择用于监测来自激发的原子和离子的光发射的合适波长。如本领域中已知的，取决于物种的状态例如原子、离子等，并且取决于衰减的电子跃迁的能级的差异，光发射的准确波长可被红移或蓝移。OES装置1600包括：外壳1605；样品引入装置1610(或样品驻留在其中的样品室)；原子化装置1620，例如火焰、等离子体、电弧或其它装置(其可产生原子、离子或两者)；以及检测器1630。样品引入装置1610(或室)可根据样品的性质而变化。在某些实例中，样品引入装置1610可以是被配置用于使液体样品雾化以便引入到原子化装置1620中的雾化器。在其它实例中，样品引入装置1610可以是被配置用于接收可直接注入或引入到原子化装置1620中的样品的注入器。考虑到本公开的权益，本领域的普通技术人员将容易选择用于引入样品的其它合适的装置和方法。检测器1630可采取众多的形式并且可以是可检测光发射、如光发射1625的任何合适的装置。例如，检测装置1630可包括合适的光学器件，如透镜、反光镜、棱镜、窗口、带通滤波器等。检测装置1630还可包括光栅如中阶梯光栅以提供多通道OES装置。光栅如中阶梯光栅可允许同步检测多个发射波长。光栅可定位在单色器或其它合适装置内以便选择一个或多个特定的波长进行监测。在检测器1630内可存在光电阴极、阳极和多个倍增器电极，如本文参照例如图1-12所描述的。本文所述检测器的在饱和倍增器电极处终止信号放大的独特能力允许检测器1630在不同样品之间可不必改变入口狭缝宽度进行操作。例如，在用于OES的典型仪器中，可改变入 口和出口狭缝宽度以便在检测器不过载的情况下使针对特定样品的信噪比最佳化。检测器的光电阴极通常将光耦合到单色器的出口狭缝。在使用本文所述检测器中的一个或多个的情况下，出口狭缝(和入口狭缝，如果需要的话)可以是固定的、例如固定在最大的开口处，以允许最大量的光进入单色器。如果由于过量的光而在特定倍增器电极处发生饱和，那么可在饱和倍增器电极处(或在所述饱和倍增器电极下游)终止信号放大。然后，可使用用于非饱和倍增器电极的输入电流来确定表示光发射的平均输入电流信号。对于定量测量，可执行常规标准曲线以确定样品的准确量。在其它实例中，OES装置1600可以被配置用于实施傅里叶变换以提供对多个发射波长的同步检测。所述检测装置可以被配置用于监测在大的波长范围内的发射波长，包括但不限于紫外光、可见光、近红外和远红外光等。OES装置1600还可包括合适的电子器件如处理器1640和/或计算机以及合适的电路，以提供所期望的信号和/或用于数据采集或显示。合适的另外的装置和电路在本领域中是已知的，并且可在例如可商购获得的OES装置、如可从PerkinElmer健康科学公司商购获得的Optima 2100DV系列和Optima 5000DV系列OES装置上找到。OES装置1600还可包括自动进样器，如可从PerkinElmer健康科学公司商购获得的AS90和AS93自动进样器或可从其他供应商获得的类似装置。

根据某些实例，图17中示出用于荧光光谱学(FLS)、磷光光谱学(PHS)或拉曼光谱学的装置。装置1700包括光源1710、样品室1720和检测器1730。检测器1730可以是本文所述检测器中的任何一个或多个，例如包括联接到相应静电计的倍增器电极的检测器。检测器1730可定位成与来自光源1710的光1712成约九十度，以使来自光源1710的光到达检测器1730的量最小化。荧光发射、磷光发射和拉曼发射可以360度发生，因此用于收集光发射的检测器1730的定位不是至关重要的。可以使用截光器1715，其中有利的是使光源1710脉动。在光源是脉冲激光的情况下，可省略截光器1715。光源1710激发一个或多个电子激发进入激发状态、例如进入激发单重态，并且 所激发的原子在其衰变回至基态时可发射光子。在所激发的原子伴随着所得的光发射从激发单重态衰变到基态的情况下，据说发生荧光发射，并且与激发源的波长相比、最大的发射信号通常被红移。在所激发的原子伴随着所得的光发射从激发三重态衰变到基态的情况下，据说发生荧光发射，并且与荧光最大发射波长相比、磷光的最大发射波长通常被红移。对于拉曼光谱学来说，可监测散射辐射，并且可监测反斯托克斯线和反斯托克斯线以提供对样品的检测。可使用检测器1730来收集发射信号，所述检测器1730可以是例如具有合适光学器件如棱镜、中阶梯光栅等的单色器，所述单色器光耦合到包括电联接到相应静电计的倍增器电极的装置(或联接到静电计的其它结构，包括可发射二次电子的表面)。在使用本文所述检测器中的一个或多个的情况下，出口狭缝(和入口狭缝，如果需要的话)可以是固定的、例如固定在最大的开口处，以允许最大量的光进入单色器。如果由于过量的光而在特定倍增器电极处发生饱和，那么可在饱和倍增器电极处(或在所述饱和倍增器电极下游)终止信号放大。然后，可使用用于非饱和倍增器电极的输入电流来确定表示发射的平均输入电流信号。对于定量测量，可执行常规标准曲线以确定样品的准确量。装置1700还可包括合适的电子器件如处理器1740和/或计算机以及合适的电路，以提供所期望的信号和/或用于数据采集或显示、或根据各种倍增器电极测量值来计算平均输入电流。

在执行荧光测量的某些实施方案中，光源可定位在包括可被激发并且可发射光的样品的样品托盘例如微量滴定或微孔托盘下方。每个孔(well)或托盘可光耦合到包括倍增器电极和静电计的相应通道以允许同时进行来自所有孔(或所选孔)的高吞吐量信号测量。例如，可提供检测器阵列，其中所述阵列的每个成员可单独地光耦合到单独的孔，例如，每个阵列成员可包括可独立于包括倍增器电极和相应静电计的其它阵列成员起作用的倍增器电极和相应静电计。所述阵列成员可接收光并且使信号放大，如本文所述。所述检测器可以被配置成使得所述阵列的每个成员独立于其它成员进行操作。例如，所述阵列的 一个成员可测量大的光信号，从而使得在20倍增器电极检测器中的倍增器电极8处的信号终止。所述阵列的另一个成员可测量较小的光信号，以使得在20倍增器电极检测器的倍增器电极18之前信号放大不终止。单独阵列成员的增益可以是基本上相等的以有利于更简单的设计，并且每个阵列成员的静电计、放大器和/或信号处理器可被监测并用于计算针对每个阵列成员以及因此微孔板的每个样品孔的平均输入信号。

在某些实例中，本文所述的检测器可用于显微镜或接收光并允许在装置下观察物体的其它装置中。例如，本文所述检测器中的一个或多个可用于共焦显微镜检查装置。例如，可引导来自样品的荧光发射穿过定位在图像平面附近的孔以排除来自位于远离显微镜的物镜焦平面的位置处的荧光结构的光。这种定位减少了可用于图形信息的光的量并且提供低的光水平。可执行对低光水平的信号放大以提供图像。本文所述检测器的快速响应时间和高灵敏度允许其用于显微镜检查应用中。所述检测器可位于显微镜的扫描头中或位于外壳中。如本文所述，电压可在最大倍增器电极电压下操作以提供最大增益。如果需要，也可使用偏移值来调整灵敏度。例如，可使用偏移量来向输出信号提供正或负电压，并且可将偏移量调整成使得最低的信号在检测器阈值附近。在其它实例中，偏移量可省略并且在所期望的窗口内、例如在噪声电平与饱和电平之间的窗口内的输入电流可用于图像构建中。在信号已由模拟数字转换器处理过之后，所述信号可存储在帧缓冲器中并且以范围为从黑(无信号)到白(饱和)的一系列灰度级显示。由本文所述检测器提供的增加的动态范围可允许显示多于常规数量的灰度级。例如，在具有光电倍增器的典型共焦显微镜中，所述光电倍增器具有10或12位的动态范围并且能够分别显示1024或4096个灰度级。附随的图像文件也具有相同数量的辉度级。通过使用具有增加的动态范围的检测器，如果需要的话可以实现更多对比度。如果需要，所述显微镜可包括多于一个检测器，例如可包括三个检测器、一个用于红色通道、一个用于绿色通道并且一个用于蓝色通道，并且 所得的图像可合并成单个图像以便在显微镜下提供样本的真实颜色的表示。

参照图18，示出用于共焦显微镜的示意图。显微镜1800包括提供针孔的部件1810和1820，所述针孔与待成像的样本大致等距。来自光源1805的光穿过部件1820中的针孔并且被分束器1825分离。光源1805可以是任何合适的光源，包括弧光灯、激光或显微镜检查和光谱学中常用的其它光源。分束器1825将光反射到物镜1830和样本1835，出于说明性目的所述样本1835被示出为水平线。通常选择分束器1825的特性以使得从样本发射的光(所述光通常具有高于来自光源1805的光的波长的波长)可穿过分束器1825并且到达具有第二针孔的部件1810。光穿过部件1810中的针孔并且被提供至检测器1840，所述检测器1840可以是本文所述检测器中的任何一个或多个，例如包括其中任何一个或多个被电联接到相应静电计的倍增器电极的检测器。光穿过部件1810的针孔将光提供至狭窄焦平面中的检测器1840。本领域的普通技术人员将认识到，考虑到本公开的权益，可将其它部件替换到图18的装置中。例如，声光器件或其它光学元件可取代分束器。显微镜还可包括合适的透镜、光栅或其它光学元件。在一些实施方案中，显微镜可以被配置为激光扫描共焦显微镜。

在某些实施方案中，本文所述的检测器可用于照相机中，以提供可显示或存储在照相机的存储器中的图像，例如数字图像或X射线图像。在一些实施方案中，照相机可以被配置为用于检测从放射性同位素发射的γ辐射的闪烁照相机。闪烁照相机通常用于例如医学成像中，以便在已将包含一种或多种发射性核素的对比剂引入到受试者(例如，人或非人的哺乳动物、或结构)中之后观察图像。γ照相机一般包括光耦合到检测器阵列的一个或多个晶面，例如光耦合到6个检测器(或其它数量的检测器)的晶面。在一些实例中，所述阵列中的一个或多个检测器可包括本文所述的检测器中的任何一个，例如包括电联接到相应静电计的倍增器电极的检测器。晶体/检测器组件通常定位在扫描头中，所述扫描头可通过起重台架、臂或其它定位装置(例 如联接到一个或多个电动机的臂)在物体上方或周围移动以接收γ发射。处理器、例如存在于计算机系统中的处理器作用来控制扫描头的位置和移动，并且可接收输入电流、计算平均输入电流并使用这类所计算的值来构建和/或存储表示所接收的γ发射的图像。检测器的定位可提供空间分辨率，因为每个检测器相对于入射发射是以不同角度定位的。因此，任何一个检测器的饱和可在其它检测器保持未饱和或在不同倍增器电极处变得饱和的情况下发生。如果需要，处理器可确定在任何一个检测器处倍增器电极是否饱和并且随后在同一个倍增器电极处使其它检测器的其它未饱和的倍增器电极短路。例如，如果六检测器阵列的检测器1在倍增器电极12处饱和，那么可在倍增器电极12处终止在其它检测器处的信号放大以提供相对输入电流，所述相对输入电流可用于提供空间分辨率和/或图像的增强对比度。通过在不同检测器的相同倍增器电极处终止信号放大，可以省略加权因子的使用并且可以更简单的方式构建图像。作为替代方案，可基于在每个检测器处饱和发生的位置来应用加权因子以重建图像。出于说明性目的，图19中示出闪烁照相机或γ照相机的一个实例。照相机1900包括光耦合到闪烁体晶体1920的准直器1910，例如铅片准直器。两个检测器1930和1940被示出为光耦合到闪烁体晶体1920。检测器1930、1940中的每一个可被配置为如本文所描述的那样，例如可包括电联接到相应静电计的倍增器电极。如果需要，检测器1930、1940可以被配置成相同的或可以是不同的。检测器1930、1940各自电联接到处理器(未示出)，所述处理器可从检测器接收信号以用于构建图像。照相机1900可用于创建2D图像，可用于SPECT(单光子发射计算机断层摄影)成像、PET(正电子发射断层摄影)成像或其中一种或多种材料发射光子的其它成像系统中。

在一些实例中，本文所述的检测器可用于卫星使用仪器中。例如，气象卫星、侦察卫星或可提供地球(或结构、天气系统或地球上的其它装置)的图像的其它卫星可包括本文所述检测器中的一个或多个。在一些实施方案中，卫星可包括本文所述检测器中的一个或多个以及 合适的电路或部件，以便捕获表示由检测器接收的光的图像。所捕获的图像可存储在存储器中和/或通过从卫星上的发射器发送至远程位置处的接收器的无线电波或其它波而传输到远程位点。

在一些实施方案中，本文所述的检测器可用于望远镜中。例如，折射望远镜可包括光耦合到望远镜的物镜和任何聚焦透镜的检测器。所述检测器(或检测器阵列)可包括电联接到相应静电计的倍增器电极，以便测量由望远镜的目镜接收的光信号。所述检测器可电联接到用于存储图像的计算机系统，或可无线地联接到用于接收图像的远程计算机系统，例如在望远镜被定位在卫星上或以其它方式绕地球运行的情况下。

在某些实施方案中，本文所述的检测器的某些部件可在微通道板中用于使信号放大。除以下情况之外微通道板与本文所述检测器的倍增器电极级的功能类似：除放大之外，所存在的许多单独的通道还提供空间分辨率。微通道板的精确配置可发生变化，并且在一些实例中，微通道板(MCP)可采取Chevron MCP、Z形堆叠MCP或其它合适MCP的形式。以下更详细地描述例示性MCP。

在某些实施方案中并且参照图20A，示出包括被定向成彼此平行的多个电子倍增器通道2010的微通道板2000的示意图。板2000中的通道的精确数量可变化，例如100-200个或更多个。MCP可包括在所述板的每个表面上的电极2020和2030以提供从所述板的一侧到另一侧的偏置电压。通道2010中的每一个的壁可包括可发射二次电子的材料，所述二次电子可在所述通道下被放大。每个通道(或所选数量的通道)可电联接到相应静电计以测量来自每个通道的输入电流。例如，非饱和通道可用于构造图像，并且饱和通道可短路以保护通道或以其它方式不使用以保护信号或图像。如果需要，电极2020和2030可以被配置为电极阵列，其中一个电极对应于每个通道以允许对被提供到每个通道的电压进行独立控制。另外，在一些配置中，每个通道可与其它通道电隔离以便在所述板中提供多个连续但分开 的倍增器电极。外部分压器可用于施加偏置电压以便使从装置的一侧到另一侧的电子加速。在某些实施方案中，MCP可以被配置为v形(类似v的形状)MCP。在一种配置中，v形MCP包括两个微通道板，其中通道相距彼此旋转约九十度。V形MCP的每个通道可电联接到相应静电计或所选数量的通道可电联接到静电计。在其它实施方案中，所述MCP可以被配置为Z形堆叠MCP、其中三个微通道板以类似于Z的形状对齐。与单一MCP相比，Z形堆叠MCP可具有增加的增益。

在一些实例中，可将多个微通道板堆叠并配置成使得每个板与倍增器电极的功能类似。图20B中示出一个图解，其中板2060、2062、2064、2066和2068被堆叠在一起。虽然未示出，一个、两个、三个、四个或所有五个板可电联接到相应静电计。可使用类似于本文参考倍增器电极所描述的那些的电路和配置来控制施加到每个板的电压。在一些实例中，堆叠的MCP可用作X射线检测器或用于其中，并且通过控制施加到各个板的电压，可针对每个图像自动调整所述检测器的增益以提供更清晰的图像。

在某些实例中，本文所述的检测器可用于X射线检测器如用于使人成像或用于使无生命的物体成像(例如用于使筛查中心的行李成像)的那些中。具体地，一个或多个检测器可光耦合到驻留在行李下面的闪烁器板或晶体，并且可越过行李接收来自X射线源的X射线以使行李内的物品成像。类似于X射线检测器，本文所述的检测器可用于如中子活化技术的应用中，所述中子活化技术可用于例如爆炸物检测中。

在某些实施方案中，本文所述的检测器可用于图像增强装置(如通常存在于夜视装置中的那些)中。例如，本文所述的检测器可光耦合到荧光屏以使由光电阴极接收的光(例如红外光)放大并且将放大的信号提供至荧光屏以重建图像。出于说明性目的，图21中示出示例性图像增强器的部件。增强器2100包括光耦合到光电阴极2120的透镜2110。光电阴极2120接收来自透镜2110的光并将该光转换成 电子，所述电子被提供至检测器2130。如本文所述，检测器2130可包括多个倍增器电极，其中一个或多个倍增器电极被联接到静电计。如果需要，可存在检测器阵列以提供空间分辨率。在一些实施方案中，检测器2130可包括具有电联接到相应通道的静电计的微通道板，以用于放大光。如果检测到特定通道处的饱和，可控制用于所述特定通道的电压以便终止来自那个通道的信号并且不使荧光屏2140过载。从检测器2130提供呈电子形式的放大信号，所述电子撞击荧光屏2140。所提供的电子入射在荧光屏上、处于与它们到达检测器2130的位置大致相同的位置。入射电子引起荧光屏的荧光粉的激发和发射，从而重建入射在透镜2110上的光图像。装置2100可包括处理器和合适电路，用于监测入射光信号并且确保检测器2130不会变得饱和。所述处理器还可用于将图像提供至显示器。在一些实例中，可存在接目镜以放大和/或聚焦任何图像以供用户观察。

在某些配置中，本文所述的电路和部件可与连续光检测器一起使用。例如并且参照图22，示出包括表面2230-2237的连续电子光检测器2200。表面2230是可接收入射光并将射出的电子提供到表面2234的第一表面。表面2234将射出的电子提供至表面2232(或2231)。可以利用其它表面来使这种放大继续。每个表面可电联接到类似于本文所述的倍增器电极/静电计对的相应静电计。还可以将来自每个表面的信号与来自其它表面的信号电隔离。当在一个表面处检测到饱和时，可使所述表面短路以保护检测器2200的下游表面。可使用来自各种表面的信号来计算电流，例如输入电流或输出电流。

在某些实施方案中，本文所述的检测器可以被配置用于：同步检测在被配置用于接收光子的光电倍增器的多个倍增器电极中的每个倍增器电极处的输入电流信号，并且对在每个倍增器电极处的所检测输入电流信号、包括在噪声电流输入信号之上且在饱和电流输入信号之下的所测量电流输入信号求平均以确定平均输入电流。在其它实施方案中，所述检测器可在其中测量到饱和电流的倍增器电极处终止信号放大。在一些实例中，所述检测器可改变与其中测量到饱和电流的 倍增器电极相邻的下游倍增器电极处的电压以终止信号放大。在某些实例中，所述检测器可通过以下方式来确定所述平均输入电流：计算所有倍增器电极处的输入电流并且丢弃在噪声电流输入信号之下且在饱和电流输入信号之上的所计算输入电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。在一些实施方案中，所述检测器可在无需调整增益的情况下测量光子。在其它实施方案中，所述检测器可在无需调整所述光电倍增器的增益的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在其它实施方案中，所述检测器可在无需调整所述光电倍增器的入口狭缝宽度的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在一些实例中，所述检测器可根据所确定的平均输入电流来计算样品浓度。

在某些实例中，本文所述的检测器可同步检测在被配置用于接收光子的光电倍增器的至少两个内部倍增器电极处的输入电流信号，并且对在所述至少两个内部倍增器电极中的每一个处的所检测输入电流信号、包括在噪声电流输入信号之上且在饱和电流输入信号之下的所测量电流输入信号求平均以确定平均输入电流。在其它实例中，所述检测器可在其中测量到饱和电流的倍增器电极处终止信号放大。在一些实施方案中，所述检测器可包括同步检测所述多个倍增器电极中的每隔一个内部倍增器电极处的输入电流信号。在一些实例中，同步检测所述多个倍增器电极中的每隔两个内部倍增器电极处的输入电流信号。在某些实施方案中，所述检测器可包括在其中测量到饱和电流的倍增器电极处终止信号放大。在其它实施方案中，所述检测器可包括提供所述多个倍增器电极中的每个所检测倍增器电极处的浮动电压。在一些实例中，所述检测器可包括控制每个倍增器电极处的电压以独立于所述多个倍增器电极中的其它倍增器电极处的电压。在某些实施方案中，所述检测器可在无需调整所述光电倍增器的增益的情况下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。在其它实施方案中，所述检测器可在无需调整所述光电倍增器的入口狭缝宽度的情况 下测量来自具有不同浓度的多种样品的光发射。所述检测器还可根据所确定的平均输入电流来计算样品浓度。在一些实例中，所述检测器可通过以下方式来确定所述平均输入电流：计算所选倍增器电极处的输入电流并且丢弃在噪声电流输入信号之下且在饱和电流输入信号之上的所计算输入电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。

在一些实施方案中，本文所述的检测器可单独地控制包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器的每个倍增器电极中的偏置电压以测量所述光子。在其它实施方案中，所述单独控制每个倍增器电极中的偏置电压包括将倍增器电极电压调节成随着电子电流的增加而基本上恒定。在一些实例中，所述检测器可计算所述多个倍增器电极中的所选倍增器电极处的输入电流，丢弃在噪声电流输入电平之下且在饱和电流输入电平之上的所计算输入电流，用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放，并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。

在某些实施方案中，本文所述的检测器可通过独立地测量在包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器中的所述多个倍增器电极中的每一个处的输入电流来使来自所述样品的光信号放大。在一些实例中，所述检测器可计算所述多个倍增器电极中的每个倍增器电极处的输入电流，丢弃在噪声电流输入电平之下且在饱和电流输入电平之上的所计算输入电流，用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放，并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。

在一些实施方案中，本文所述的检测器可通过独立地测量在包括光电阴极、阳极以及在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极的光检测器中的所述多个倍增器电极中的两个或更多个处的输入电流来使来自所述样品的光信号放大。在某些实例案中，所述检测器可计算所述多个倍增器电极中的所述两个或更多个倍增器电极中的 每一个处的输入电流，丢弃在噪声电流输入电平之下且在饱和电流输入电平之上的所计算输入电流，用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放，并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。在某些实例中，所述检测器可测量来自所述多个倍增器电极中的每隔一个倍增器电极的输入电流。

在某些实施方案中，本文所述的检测器可以是系统的一部分，所述系统包括光电阴极、阳极、在所述光电阴极与所述阳极之间的多个倍增器电极、电联接到所述多个倍增器电极中的一个的至少一个静电计、以及电联接到所述至少一个静电计的处理器，所述处理器被配置用于根据由所述静电计测量的输入电流测量值来确定平均输入电流。在一些实施方案中，所述处理器可以被配置用于通过以下方式来确定所述平均输入电流：计算所述多个倍增器电极中的所述至少一个倍增器电极处的输入电流、丢弃在噪声电流输入电平之下且在所述饱和电流输入电平之上的所计算输入电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放、并且对所述已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。如果需要，所述系统可包括电联接到除电联接到所述静电计的倍增器电极之外的倍增器电极的第二静电计。在其它配置中，所述多个倍增器电极中的每一个被电联接到相应静电计。在一些实施方案中，所述处理器被配置用于通过以下方式来确定所述平均输入电流：计算电联接到所述静电计的倍增器电极和电联接到所述第二静电计的倍增器电极处的输入电流、丢弃在噪声电流输入电平之下且在饱和电流输入电平之上的所计算输入电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放、并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。在其它实施方案中，所述处理器被配置用于通过以下方式来确定所述平均输入电流：计算所述多个倍增器电极中的每个倍增器电极处的输入电流、丢弃在噪声电流输入电平之下且在饱和电流输入电平之上的所计算输入电流、用其相应增益使每个未丢弃的所计算输入电流缩放、并且对已缩放的输入电流求平均来确定平均输入电流。

在某些实施方案中，可以使用计算机或包括处理器的其它装置来 实施本文所述的检测器以及使用所述检测器的方法。计算机系统通常包括与一个或多个存储器单元电联接以从静电计接收信号的至少一个处理器。计算机系统可以是例如通用计算机，如基于Unix、Intel PENTIUM型处理器、Motorola PowerPC、Sun UltraSPARC、Hewlett-Packard PA-RISC处理器或任何其它类型的处理器的那些。根据所述技术的各种实施方案可以使用一种或多种任意类型的计算机系统。此外，所述系统可位于单个计算机上或可分布在由通信网络附接的多个计算机中。可以配置通用计算机系统例如以执行所描述功能中的任何一种，包括但不限于：控制倍增器电极电压、测量电流输入(或输出)、计算平均输入电流、生成图像等。应了解，所述系统可执行其它功能、包括网络通信，并且所述技术并不限于具有任何特定的功能或功能组。

所述检测器和方法的各种方面可以实施为执行通用计算机系统的专用软件。所述计算机系统可包括连接到一个或多个存储装置如硬盘驱动器、存储器或用于存储数据的其它装置的处理器。存储器通常用于在计算机系统操作期间存储程序和数据。所述计算机系统的部件可通过互连装置联接，所述互连装置可包括一根或多根总线(例如，在集成在同一个机器内的部件之间)和/或网络(例如，在驻留在单独的离散机器上的部件之间)。所述互连装置提供有待在所述系统的部件之间进行交互的通信(例如，信号、数据、指令)。所述计算机系统通常被电联接到电源和/或倍增器电极(或通道)，以使得电信号可被提供到和从电源和/或倍增器电极(或通道)以提供所期望的信号放大。所述计算机系统还可包括一个或多个输入装置例如键盘、鼠标、轨迹球、麦克风、触摸屏、手动开关(例如超越控制开关)以及一个或多个输出装置例如打印装置、显示屏、扬声器。另外，所述计算机系统可包含将所述计算机系统连接到通信网络的一个或多个接口(除互连装置之外或作为其替代)。所述计算机系统还可包括可存在于印刷电路板上或可存在于通过合适接口(例如，串行ATA接口、ISA接口、PCI接口等)电联接到所述印刷电路板的单独的板或装置上的一个或多个单 一处理器，例如数字信号处理器。

在某些实施方案中，所述计算机的存储系统通常包括计算机可读且可写的非易失性记录介质，其中存储有限定将由处理器执行的程序的信号或者将由所述程序进行处理的信息存储在所述介质上或其中。例如，可以将用于特定例程、方法或技术的倍增器电极偏置电压存储在所述介质上。所述介质可以是例如硬盘或快闪存储器。通常，在操作中，所述处理器使得有待从所述非易失性记录介质中读取的数据进入另一个存储器，从而允许处理器比所述介质更快速地访问信息。这个存储器通常是易失性随机存取存储器，如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)。所述存储器可位于存储系统或存储器系统中。处理器一般在集成电路存储器内操纵数据并且随后在处理完成之后将数据复制到所述介质。用于管理所述介质与集成电路存储器之间的数据移动的多种机制是已知的并且所述技术并不限于此。所述技术也不限于特定的存储器系统或存储系统。

在某些实施方案中，所述计算机系统还可包括专门编程的专用硬件，例如专用集成电路(ASIC)或场可编程门阵列(FPGA)。所述技术的方面可在软件、硬件或固件或其任何组合中实施。此外，这类方法、动作、系统、系统元件和其部件可实施为上述计算机系统的一部分或实施为单独的部件。虽然以举例方式将计算机系统描述为可在其上实践所述技术的各种方面的一种类型的计算机系统，但应了解各方面并不限于在所描述的计算机系统上实施。可在具有不同架构或部件的一个或多个计算机上实践各种方面。所述计算机系统可以是可使用高级计算机编程语言进行编程的通用计算机系统。也可以使用专门编程的专用硬件来实施所述计算机系统。在所述计算机系统中，处理器通常是商业上可获得的处理器，如可购自Intel Corporation(英特尔公司)的众所周知的Pentium类处理器。许多其它处理器是可用的。这种处理器通常执行可为以下的操作系统：例如Windows 95、Windows 98、Windows NT、Windows 2000(Windows ME)、Windows XP、Windows Vista、可从Microsoft Corporation(微软公司)获得的Windows 7或 Windows 8操作系统、MAC OS X(例如Snow Leopard、Lion、Mountain Lion或可从苹果公司获得的其它版本)、可从Sun Microsystems(太阳微系统公司)获得的Solaris操作系统、或可从不同来源获得的UNIX或Linux操作系统。可以使用许多其它的操作系统，并且在某些实施方案中，一组简单的命令或指令可用作操作系统。

在某些实例中，处理器和操作系统可一起限定可使用高级编程语言写入应用程序的计算机平台。应当理解，所述技术并不限于特定的计算机系统平台、处理器、操作系统或网络。此外，对于本领域的技术人员应显而易见的是，考虑到本公开的权益，本发明的技术并不限于特定的编程语言或计算机系统。此外，应了解，也可以使用其它适当的编程语言和其它适当的计算机系统。在某些实例中，硬件或软件被配置用于实施认知架构、神经网络或其它合适的实现方式。如果需要，所述计算机系统的一个或多个部分可分布在联接到通信网络的一个或多个计算机系统上。这些计算机系统还可以是通用计算机系统。例如，各种方面可分布在被配置用于向一个或多个客户端计算机提供服务(例如服务器)或执行整个任务作为分布式系统的一部分的一个或多个计算机系统中。例如，各种方面可以在客户机-服务器或多层系统上执行，所述客户机-服务器或多层系统包括分布在根据各种实施例执行各种功能的一个或多个服务器系统中的部件这些部件可以是使用通信协议(例如TCP/IP)通过通信网络(例如互联网)进行通信的可执行的中间代码(例如IL)或解释代码(例如Java)。还应了解，所述技术并不限于在任何特定的系统或系统群组上执行。另外，应了解，所述技术并不限于在任何特定的分布式架构、网络或通信协议。

在一些实例中，可以使用面向对象的编程语言如SmallTalk、Basic、Java、C++、Ada、或C#(C-Sharp)来对各种实施方案进行编程。也可以使用其它面向对象的编程语言。作为替代方案，可以使用功能性、脚本和/或逻辑编程语言。各种配置可以在非编程环境(例如以HTML、XML或其它格式建立的文档，当在浏览器程序的窗口中被查看时，所述文档呈现图形用户界面(GUI)的各方面或执行其它功能) 中实现。某些配置可以实施为编程的或未编程的元件、或其任何组合。

当引入本文所公开的方面、实施方案和实例的要素时，冠词“一个”、“一种”、和“所述(the/said)”旨在意味着存在所述要素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是开放式的并且意味着可存在除所列举要素之外的另外的要素。本领域的普通技术人员将认识到，考虑到本公开的权益，实例的各种部件可互换或替换为其它实例中的各种部件。

虽然上文已描述了某些方面、实例以及实施方案，但本领域的普通技术人员将认识到，考虑到本公开的权益，所公开的说明性方面、实例和实施方案的添加、替换、修改以及变更是可能的。