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IVD人必须要懂的光电探测器,研sir整理好了

在体外诊断的各个领域,包括生化、免疫、血液、分子、微生物,光电检测方式形形色色,难免让人看得眼花缭乱……


今天小编就给大家汇总一下,在体外诊断仪器领域,都有哪些光电探测器?他们都分别用在哪些仪器上?各有什么优劣势?



1

PN光电二级管(PD)


应用最为广泛!
原理: 普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。

光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。

光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件。



优势:

1、 线性好

2、 响应光谱范围宽

3、 噪声低

4、 价格低

5、 使用寿命长

6、 无需高压电源即可工作


劣势:

1、 灵敏度低

2、 无法单光子计数

3、 响应时间慢

4、 单个探测器无法形成面阵


应用领域:

1、流式细胞仪的前向散射光,侧向散射光。

2、低端实时荧光定量PCR的荧光检测。

3、光耦检测。

4、基于分光光度法的旋转光栅的生化分析仪,特定蛋白分析仪,凝血分析仪,酶联免疫分析仪等。

5、基于分光光度法的光电二极管阵列。

6、制成颜色传感器,广泛应用于胶体金等试纸条的颜色识别。


2

雪崩光电二级管(APD)


原理:雪崩光电二极管指的是在激光通信中使用的光敏元件。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后,射入的光被P-N结吸收后会形成光电流。加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象,因此这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。



优势:

1、 灵敏度比PD高。

2、 增益高。


劣势:

1、 需要加高压。

2、 噪声大。

3、 温度影响大。

4、 受高压波动影响大。


应用领域:

流式细胞技术相关的荧光通道。


3

光电倍增管(PMT)


原理:光电倍增管建立在外光电效应、二次电子发射和电子光学理论基础上,结合了高增益、低噪声、高频率响应和大信号接收区等特征,是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光敏电真空器件,可以工作在紫外、可见和近红外区的光谱区。



优势:

1、 灵敏度极高;

2、 响应速度快;

3、 增益高,噪声低;

4、 温度影响小;

5、 不受高压影响。


劣势:

价格高


应用领域:

1、 种类化学发光分析仪,包括电化学发光,酶促化学发光等,单光子计数型。

2、 流式细胞技术平台,包括流式细胞仪、血球仪、数字PCR、流式荧光等,模拟电流或者电压输出型。

3、 生物芯片扫描仪。

时间分辨免疫荧光其其他免疫荧光产品。


4

电荷耦合图像传感器(CCD)


原理:电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)是一种用于探测光的硅片,由时钟脉冲电压来产生和控制半导体势阱的变化,实现存储和传递电荷信息的固态电子器件。



优势:

面阵成像


劣势:

1、 需要制冷,否则噪声高

2、 需要增加曝光时间,否则噪声高


应用领域:

1、 中高端荧光定量PCR的荧光检测。

2、 蛋白芯片的成像。

3、 光栅等固定的生化分析仪。


5

互补金属氧化物

半导体图像传感器(CMOS)


原理:首先,外界光照射像素阵列,发生光电效应,在像素单元内产生相应的电荷。行选择逻辑单元根据需要,选择相应的行像素单元。

行像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器,转换成数字图像信号输出。

其中的行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理,并且提高信噪比。



另外,为了获得质量合格的实用摄像头,芯片中必须包含各种控制电路,如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各部分电路按规定的节拍动作,必须使用多个时序控制信号。为了便于摄像头的应用,还要求该芯片能输出一些时序信号,如同步信号、行起始信号、场起始信号等。


优势:

1、 功耗比CCD小

2、 价格比CCD低

3、 面阵成像


劣势:

1、 灵敏度比CCD低

2、 噪声度比CCD低

3、 分辨率比CCD低


应用领域:

小型实时荧光定量PCR仪


来源:IVD开发者联盟 

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