本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统。
背景技术
光是由光子组成的光子流，光子是一种没有静止质量，但有能量(动量)的粒子。根据爱因斯坦光子能量的计算公式e＝hν0＝hc/λ，可计算出单个光子的功率，如波长为435nm的单光子功率为4.6×10-19w，想要进行单光子级的光能量探测，目前科技水平下以光电倍增管做为传感器的光子计数器灵敏度最高，在弱光探测领域应用广泛，尤其是体外诊断产品(invitrodiagnosticproducts，ivd)行业，大多数化学发光免疫分析仪皆使用光子计数器做为传感器，但是化学发光免疫分析的特点是项目多、测试原理复杂、某些项目线性范围宽等，故需要光学测量装置有较宽的线性范围，而目前该类仪器的线性范围一般较窄，无法满足化学发光免疫分析所需的宽线性范围。
技术实现要素：
基于此，有必要针对目前光学检测领域中利用光子计数器进行微弱光相对光强探测时的线性范围较窄，无法满足化学发光免疫分析领域或者其他光能量探测等领域所需的宽线性范围测量的问题，提供一种基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统，包括导光棒、分光装置、测低值光子计数器、测高值光子计数器、光阑、衰减片和计算处理装置，所述分光装置设置在所述导光棒内，所述测低值光子计数器和所述测高值光子计数器分别与所述计算处理装置连接；
被测物发出的光经所述导光棒入射至所述分光装置的分光膜，经所述分光膜透射的透射光入射至所述测低值光子计数器，经所述分光膜反射的反射光经过所述光阑和所述衰减片后入射至所述测高值光子计数器；
所述计算处理装置判断所述测高值光子计数器输出的第一测值是否大于阈值，所述阈值为所述测低值光子计数器的线性最高点对应的所述测高值光子计数器的光子数，若是，则所述计算处理装置输出光子探测值，所述光子探测值为所述第一测值与所述分光膜的分光比的乘积。
上述一种基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统利用测低值光子计数器和测高值光子计数器相结合，实现了微弱光相对光强的宽线性范围探测，从而满足化学发光免疫分析领域或者其他光能量探测等领域所需的宽线性范围测量的需求。
附图说明
图1为本发明基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统的原理示意图；
图2为本发明基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统的结构示意图；
图3为本发明基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统的线性范围示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
在其中一个实施例中，本发明一种基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统包括导光棒1、分光装置2、测低值光子计数器3、测高值光子计数器4、光阑5、衰减片6和计算处理装置，其中分光装置2设置在导光棒1内，测低值光子计数器3和测高值光子计数器4分别与计算处理装置连接。图1所示为本发明光子测量系统的原理示意图，图2所示为本发明光子测量系统的结构示意图，图3所示为本发明光子测量系统的线性范围示意图，在图3中，横纵坐标皆为取以10为底的对数值，在图2中，导光棒1、测低值光子计数器3、测高值光子计数器4、光阑5和衰减片6通过光学支架以及螺栓等进行固定，并且测低值光子计数器3设置在导光棒1中分光装置2的透射光出射方向，光阑5、衰减片6和测高值光子计数器4依次设置在分光装置2的反射光出射方向。
具体地，被测物发出的光经导光棒1入射至分光装置2的分光膜，导光棒1具有导光的作用，避免被测物发出的光在传播的过程中发散，分光装置2具有分光膜，分光膜可以对被测物发出的光进行透射以及反射，本实施例中的分光装置2可以为分光棱镜或者分光片，分光棱镜和分光片上镀有分光膜，分光装置2也可以为其他镀有分光膜的光学元件，以分光棱镜或者分光片作为本实施例中的分光装置2，有利于简化光学系统结构以及降低成本等。本实施例中分光装置2的分光膜的透射光与反射光的分光比取值范围可以为几十比一至几百比一，优选地，本实施例中分光装置2的分光膜的透射光与反射光的分光比为100：1，即透射光与反射光的能量之比为100：1，从而有利于保证测低值光子计数器3和测高值光子计数器4的测量精度。
经分光装置2的分光膜透射的透射光入射至测低值光子计数器3，经分光装置2的分光膜反射的反射光经过光阑5和衰减片6后入射至测高值光子计数器4。测低值光子计数器3和测高值光子计数器4分别用于接收分光膜的透射光和反射光，以获得相应的光子数的测值。
计算处理装置分别与测低值光子计数器3和测高值光子计数器4连接，获取测低值光子计数器3和测高值光子计数器4各自测得的光子数的测值，并判断测高值光子计数器4输出的第一测值是否大于阈值，该阈值为测低值光子计数器3的线性最高点对应的测高值光子计数器4的光子数，其中测低值光子计数器3的线性最高点可根据测低值光子计数器3的相对光强与光子数曲线确定，而线性最高点对应的测高值光子计数器4的光子数是指在同一坐标系下，在线性最高点对应的相对光强下，该相对光强所对应的测高值光子计数器4的相对光强与光子数曲线上对应的光子数；如果计算处理装置判定测高值光子计数器4输出的第一测值大于阈值，那么计算处理装置将输出光子探测值，该光子探测值即为第一测值与分光膜的分光比的乘积。本实施例中的计算处理装置可采用基于单片机或者比较器的控制电路实现。
例如，被测物发出的光进入导光棒1到达分光装置2的分光膜处，光束在分光膜处被分为两部分，一部分为透射光，一部分为反射光，其中能量较低的反射光经过光阑5及衰减片4后入射到测高值光子计数器3上，能量较高的透射光直接入射到测低值光子计数器3上，两个光子计数器同时进行测量，当计算处理装置判断测高值光子计数器4输出的第一测值大于阈值时，由于该阈值是测低值光子计数器3的线性最高点对应的测高值光子计数器4的光子数，因此当测高值光子计数器4输出的第一测值大于阈值时，表明被测物的发光值已经超出测低值光子计数器3的线性范围，故而此时启用测高值光子计数器4的第一测值作为实际测量值，计算处理装置输出的光子探测值为高值光子计数器4输出的第一测值乘以分光比，如当测高值光子计数器4的第一测值为10000时，假设分光膜的透射光与反射光的分光比为100：1，那么计算处理装置输出的光子探测值即为10000×100＝1000000。
本实施例所提出的一种基于双光子计数器宽线性范围的光子测量系统利用测低值光子计数器和测高值光子计数器相结合，实现了微弱光相对光强的宽线性范围探测，从而满足化学发光免疫分析领域或者其他光能量探测等领域所需的宽线性范围测量的需求。
作为一种具体的实施方式，若计算处理装置判定测高值光子计数器4输出的第一测值小于或者等于阈值，该阈值为测低值光子计数器3的线性最高点对应的测高值光子计数器4的光子数，并且测低值光子计数器3输出的第二测值小于或者等于线性最高点对应的光子数，表明被测物的发光值并没有超出测低值光子计数器3的线性范围，那么此时计算处理装置输出的光子探测值即为测低值光子计数器3输出的第二测值。例如，被测物发出的光进入导光棒1到达分光装置2的分光膜处，光束在分光膜处被分为两部分，一部分为透射光，一部分为反射光，其中能量较低的反射光经过光阑5及衰减片4后入射到测高值光子计数器3上，能量较高的透射光直接入射到测低值光子计数器3上，两个光子计数器同时进行测量，假设测低值光子计数器3的线性最高点对应的光子数为a，对应的测高值光子计数器4的光子数为b，即阈值为b，当计算处理装置判定测高值光子计数器4输出的第一测值大于b时，计算处理装置输出的光子探测值为第一测值与分光比的乘积；当计算处理装置判定测高值光子计数器4输出的第一测值小于或者等于b，并且测低值光子计数器3输出的第二测值小于或者等于a时，计算处理装置输出的光子探测值为第二测值。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。