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研究生:譚光恆
研究生(外文):Kuang-Heng Tan
論文名稱:應用光電倍增管於生物冷光檢測儀之系統開發
論文名稱(外文):THE DEVELOPMENT OF LUMINOMETER SYSTEM USING PHOTOMULTPLIER
指導教授:葉隆吉葉隆吉引用關係
指導教授(外文):Long-Jyi Yeh
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:機械工程學系(所)
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:生物冷光儀光電倍增管後級轉換電路
外文關鍵詞:Translating CircuitLuminometerPhotomultiplier TubePMT
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本研究主要目的為開發出一台生物冷光儀,其中包含了感應器、二軸移動平台、控制器、人機介面四個部分。
感應器部分,使用日本的浜松ホトニクス株式会社(Hamamatsu Photonics K.K. )所生產的光電倍增管(Photomultiplier Tube),型號為H5773,輸出類型為電流輸出。本研究設計了一個後級轉換電路,透過去除雜訊、電流轉換電壓、反相放大、比較器等方法,將訊號轉換成數位電壓訊號。二軸移動平台部分,除了使用步進馬達移動外,還加入了光遮斷器的應用,可以因應不同之量測孔盤大小而更換零件,進而提升其泛用性。控制器則是使用單晶片來讀取光電倍增管後級轉換電路的訊號脈波數目,控制二軸移動平台的移動,與透過RS-232與人機介面溝通。人機介面使用Microsoft Visual Basic來撰寫,有讀取秒數設定、指定讀取位置、計數數字等功能。
在本研究中,對於H5773型光電倍增管的後級轉換電路幾乎已經開發完成,人機介面亦可以正確地將二軸平台移動到正確位置。
The purpose of this research is to develop a luminometer including four parts: sensor, X-Y table, controller, and human-machine interface.
In sensor part, we used the photomultiplier tube (PMT) produced by Hamamatsu Photonics K.K. with type number H5773 and current-output type. This research designed a translating circuit, using noise suppression, current-to-voltage converting, inverting amplifier, and comparator to change the signal from analog to digital. In X-Y table part, we used not only the step motor to move the table, but also the photo interrupter to extend the general usage by changing different part for different measuring panel size. Controller was used the microchip in order to count the signal pulses, control the table to move, and communicate with human-machine interface software through RS-232. Human-machine interface was written by Microsoft Visual Basic, including usages as setting reading time, selecting reading position, and showing the counting number.
In this paper, the translating circuit of H5773 PMT almost completed, and the human-machine interface could make the X-Y table move to the correct position.
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 3
1.3 文獻回顧 5
1.4 論文架構 6
第二章 生物冷光儀元件簡介 7
2.1 各部元件簡介 7
2.2 系統設計流程 9
第三章 光電倍增管後級轉換電路 11
3.1 光電倍增管 11
3.1.1 光電倍增管介紹 11
3.1.2光電倍增管特性 13
3.1.3 使用之光電倍增管規格 14
3.2 電路設計 18
3.2.1 負載電阻電路 18
3.2.2 反相放大電路 20
3.2.3 比較電路 23
第四章 光電倍增管後級轉換電路實驗測試 27
4.1 實際電路製作 27
4.2 負載電阻實驗數據 30
4.3 放大電路實驗數據 37
4.4 比較電路實驗數據 48
第五章 二軸移動平台與人機介面之設計 50
5.1 二軸移動平台設計 50
5.1.1 設計概念 50
5.1.2 控制裝置 54
5.2 二軸移動平台實體 57
5.3 人機介面設計 60
5.3.1 設計需求 60
5.3.2 介面介紹 61
第六章 光子計數器與機台整合測試 63
6.1 光子計數器 63
6.2 機台整合測試 66
第七章 性能驗證 68
7.1光電倍增管量測一般光源 68
7.2 光電倍增管量測發光二極體 71
第八章 結果討論與結論展望 81
參考文獻 83
[1] 浜松ホトニクス光電子増倍管(PMT)について,http://jp.hamamatsu.com/resources/products/etd/jpn/html/pmt_001.html
[2] J.E. Wampler, “Instrumentation: Seeing the Light and Measuring It,” in Chemi- and Bioluminescence, J.G. Burr, ed., Marcel Dekker, New York, 1-44 (1985).
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scence”, in Chemiluminescence Principles and Applications in Biology and Medicine, Ellis Horwood, Chichester, 68-126 (1988).
[4] F. Berthold, “Instrumentation for Chemiluminescence Immunoa-
ssays,” in Luminescence Immunoassay and Molecular Applications, K. Van Dyke and R. Van Dyke, eds., CRC Press, Boca Raton, 11-25 (1990).
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[6] Hamamatsu Photonics Catalog, “Photomultiplier Tubes.”
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[8] T Hayashi, “PHOTOMULTIPLIER TUBES FOR USE IN HIGH ENERGY PHYSICS,” Hamamatsu Photonics Technical Publication.
[9] “PMT Handbook Complete,” Hamamatsu Photonics Technical Publication.
[10] “How (and why not) to Amplify PMT Signals,” Becker & Hickl GmbH.
[11] “Time-Correlated Single-Photon Counting,” Acadenic Press, Inc, 1995.
[12] 前田真一,“看圖了解高速電子電路的雜訊剖析”,建興文化事業有限公司,pp.56-57。
[13] 長谷川弘,藤田和夫,“高速、高頻數位電路設計的關鍵”, 建興文化事業有限公司,pp.13。
[14] 長谷川弘,藤田和夫,“高速、高頻數位電路設計的關鍵”, 建興文化事業有限公司,pp.26-pp.27。
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