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文档简介
基于SPAD的门控型荧光寿命图像传感器的研究的开题报告一、研究背景和意义荧光寿命图像传感器(FDC)是一种集成了荧光寿命时间解析和图像采集的新型成像技术。传统成像技术只能得到物体的空间信息,而FDC不仅可以获取样品的形态、分布等空间信息,同时可以对样品内部分子发生荧光现象的时间及时进行解析,获得更加丰富的样品信息,因此在生物医学研究、化学反应动力学研究、材料科学等领域得到了广泛的应用。当前FDC的主要成像原理包括点扫描型和线扫描型,但其缺点是像素的读出时间长,同时需要较大的像素面积,导致图像空间分辨率不高。为了提高FDC的空间分辨率以及像素的读出速度,近年来提出了一种基于单光子雪崩二极管(SPAD)的门控型荧光寿命图像传感器。SPAD是一种结构简单、响应速度快、噪声低、单光子检测效率高的光电传感器,因此可以用于实现高速、高精度的FDC成像,从而满足某些应用场景的需求。针对这种门控型荧光寿命图像传感器的研究对于提高FDC的成像质量和速度具有重要意义。二、研究内容和技术路线本研究旨在设计和实现基于SPAD的门控型荧光寿命图像传感器,并采用该技术进行生物医学成像的实验验证。具体研究内容包括:1.SPAD的物理特性研究及SPAD阵列的设计;2.门控荧光寿命成像模式设计;3.基于SPAD的门控型荧光寿命图像传感器电路设计与实现;4.传感器性能测试与分析,并进行实验验证。技术路线如下:1.学习SPAD的基本物理原理,研究SPAD的响应时间、检测效率、暗计数等特性,并设计符合需要的SPAD阵列;2.根据门控荧光寿命成像的原理,设计成像模式,包括单点成像模式和面成像模式;3.设计基于SPAD阵列的门控型荧光寿命图像传感器电路,包括SPAD阵列驱动电路、荧光时间门控电路和成像电路;4.针对设计的传感器进行性能测试和分析,并进行实验验证。三、研究预期成果本研究成功实现基于SPAD的门控型荧光寿命图像传感器,并完成相关的性能测试和实验验证。具体预期成果包括:1.设计完成符合要求的SPAD阵列;2.建立门控荧光寿命成像模式设计方案;3.实现基于SPAD的门控型荧光寿命图像传感器电路设计方案;4.完成传感器性能测试和分析,包括读出速度、信噪比、空间分辨率等指标;5.成功应用该技术进行生物医学成像实验。四、研究实施计划阶段时间主要工作11-3月学习SPAD的物理原理、研究SPAD阵列设计方案;24-6月设计门控荧光寿命成像模式,并完成门控荧光寿命图像传感器电路设计方案;3
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