基于FPGA的高精度光子计数检测系统研究

２　 ０ 传感器与微 系统 （ ｒｎｄｃｒ ｎ　 ｉｒ ｙｔ 　ｅｈｏｏｉｓ Ｔａｓｕｅ　 ｄＭ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌｇ ） ａ ｏ ｅ ｅ　 ２１ 年 第 ３ ０１ ０卷 第 ２期　 基 于 Ｆ ＧＡ 的 高 精 度 光 子 计 数 检 测 系统 研 究　 Ｐ 王 蜜 霞　 ，刘军 涛　 ，刘儒 平　 ，刘晓红　 ，蔡新 霞　 （ ． 国科 学 院 电 子 学研 究所 传 感 技 术 联 合 国 家 重 点 实验 室 ， 京 １０ ９ ； １中 北 ０ １０　 ２ 中 国 科学 院 研 究 生 院 。 京 １０ ３ ） ． 北 ００ ９　 摘 要 ：为 了实 现 微 弱 光 信 号 的高 精 度 检 测 ， 计 了一 种 基 于 现 场 可 编程 门 阵列 （ Ｐ Ａ） 设 Ｆ Ｇ 的光 子计 数检 测　 系 统 。采 用 高灵 敏 度 的光 电倍 增 管 作 为 光 电 转 换 器 件 ， 效 地 实 现 微 弱 光 信 号 的 获 取 与 处 理 。基 于 Ｆ — 有 Ｐ　 Ｇ 设计 了时序控制模块 、 Ａ， 光子计数模块 、 口通信模块 、 串 存储模块和键盘扫描控制模块 ， 完成 信号 的处理　 与 存 储 。 使用 该 系 统 对 三 磷 酸 腺 苷 （ Ｔ ） 品进 行 生 物 发 光 测 试 ， Ａ Ｐ 浓 度 为 ２ ５ Ｘ１　 ２ ５ × ＡＰ 样 在 Ｔ ．　 ０ ． 　 １　 ｍｏ Ｌ 围 内 ， 统检 测 光 强 与 Ａ Ｐ浓 度 之 间 线 性 关 系 良好 ， 关 系 数 Ｒ＝０ ９３ 对 碱 性 磷 酸 酶　 ０ ｌ 范 ／ 系 Ｔ 相 ．８　 ２； （Ｌ ） Ａ Ｐ 化学发光体系进行测试 ， Ａ Ｐ浓度 为 ２ ５ Ｘ ０ 一 １　 ｍ ＬＬ范 围内 ， 在 Ｌ ．　 １　 ５× ０ ｏ／ 系统 检测光 强与 Ａ Ｊ Ｉ　 Ｐ 浓度之 间线性关系 良好 ， 相关系数 Ｒ＝０ ９８ 。该检测 系统小型便携 ， ．９ ２ 检测精度 高 ， 在低浓 度生物 活性 物　 质 检测 领 域 具 有 广 阔 的 应 用前 景 。 　 关键词 ：光子计 数 ； 现场可编程门阵列 ；生物传感器 ；生物发光 ；化学发光　 中 图分 类 号 ：Ｔ 　９ ． ；Ｈ ６ １ ９ Ｐ３４ １Ｔ 　９ ．　 文 献 标 识 码 ：Ａ 　 文 章 编 号 ：１０ －７ ７ ２ １ ） ２０２ －３ ０ ０９ ８ （０ １ ０ －０ ００　 － Ｄ ｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ 　 　 ｏ ｏ ｃ ｕｎ ｉ 　 ｅ ｅ ｔｎ 　 ｙ ｔ ｍ 　 ｔ 　 ｖ ｌｐ ｎ 　 ｆａ ｐｈ ｔ ｎ— ｏ ｔｎｇ ｄ ｔ ｃ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｗｉｈ ｈｉ ｈ ｐｒ ｃｓｏ 　 ａ ｅ 　 ｎ ＦＰＧ Ａ ｇ 　 ｅ ｉｉ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ 　 。‘ 　 Ａ　 ＷＡＮＧ Ｍｉ ｉ　 ，Ｌ Ｕ Ｊ ｎ ｔｏ ＇ 　 — ａ， ｘ 　 Ｉ 　ｕ ． 　 ａ 　，Ｌ Ｕ Ｒｕ ｐｎ 　 ，Ｌ Ｕ Ｘｉｏｈ ｎ 　 ，Ｃ 　 ｎｘａ， Ｉ 　 — ｉｇ ’ 　 Ｉ 　 ａ —ｏ ｇ ， 　 ＡＩＸｉ—ｉ　 　 。 （ ． ｔ ｔ Ｋｅ 　 ａ ｏ ａ ｏ ｙｏ 　 ｒｎ ｄ ｃ ｒＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｓｉ ｔ ｏ 　 ｌ ｔ ｎｃ ， ｈｎ ｓ 　 ｃ ｄ ｍｙ ｏ　 １ Ｓａｅ ｙＬ ｂ ｒ ｔｒ 　 ｆ ａ ｓ ｕ ｅ　 ｅｈ ｏｏ ｙ Ｉ ｔｕ ｅ ｆ ｅ ｒ ｉｓ Ｃ ｉ ｅｅＡ ａ ｅ 　 ｆ 　 Ｔ ｎ ｔ 　 Ｅ ｃｏ Ｓ ｉｎ