基于SPAD的門控型熒光壽命圖像傳感器的研究.pdf

1、近年來，隨著半導體制造工藝和計算機技術的迅速發(fā)展，熒光壽命成像檢測技術成為了熱點研究方向。這種技術主要用于臨床醫(yī)學，活體細胞檢測，蛋白質結構分析等領域。同時，由于熒光壽命成像只取決于熒光分子所處的微環(huán)境，和熒光染料的分布密度和激發(fā)光強度無關，所以相對于單純的測量熒光強度，這項技術具有非常高的靈敏度和分子特異性。
　　針對成像過程中標記物發(fā)出的熒光微弱，本文在像素單元中采用單光子雪崩二極管(SPAD)作為感光元件，它具有時間分辨率高

2、，光子探測效率高和雪崩增益大等特點。針對通常條件下熒光壽命非常短，本文采用門控探測技術，它具有高時間分辨率和成像速度快的優(yōu)勢。不同于傳統(tǒng)的數字電路實現(xiàn)方式，本文設計了一種模擬電路組成的像素單元，提高了像素填充率和時間分辨率。先后介紹了新型像素單元中模擬前端電路、時間選通門電路、模擬計數器的工作原理。闡述了在兩種不同的工作模式下，電路各個部分的工作方式，在125MHz的采樣速率下，用Cadence的Spectre軟件進行瞬態(tài)仿真，得到的最