新奇的光电生物传感器SiPM

由于在-32V偏压下，CD 通常是在 10 - 100 fF范围内，所以，假设nph=1,VBD = -28V,单个光电频谱内的峰值间隔测量值大约是3.50·10-13,对应的增益值为2.2·106.不过，当硅光电增管偏压上升时，记录的增益和噪声测量值都会提高，为确保最佳的信噪比，我们必须找到一个折衷的解决方案。因为CY5吸收波长和发射波长十分拉近(分别为650 nm和670 nm)，所以集成化检测器难以实现。荧光寿命短暂(1÷3ns)需要实现更加复杂的控制和管理电路。另一方面，可以选用一个不同的荧光染料，例如，Ru(bpy)32+,因为吸收和发射峰值之间的巨大差距(分别为450 nm和630 nmy)和长寿命(大约360 ns)，该新型染料让人们能够降低对光学和电子器件的工作条件的要求。

　　图4(a) 30% CY5溶液(蓝线)和40% CY5溶液(红线) 在20°- 90°位置的荧光特性; (b) 700μg/ml Ru(bpy)32+(绿线)溶液在20°- 90°位置的荧光特性

　　图5:CY5荧光光子计数分布(蓝线)，噪声(红线)

　　4. 结论

　　在本文中，意法半导体卡塔尼亚研发中心研制的硅光电倍增管可检测生物样本发射的弱荧光，用于研制易用的生化光学系统。此外，我们优化的生物传感器方案可让设备厂商研制非常紧凑的便携光电系统。

　　通过多片产品定性分析，我们确定5×5像素有光沟槽的光电检测器的暗计数和串扰概率最低，最适合我们的应用要求。脉冲式测量方法的结果证明，硅光电倍增管可用作光子计数器，还用于生物感测设备。硅光电倍增管和u(bpy)32+ 创新染料的特性让我们能够最大限度缩减器件尺寸，为片上实验室应用创造机会。