本發(fā)明涉及多光子檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)、方法及裝置。

背景技術(shù)：

基于光電倍增管(SiPM)的多光子檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，常規(guī)的多光子檢測(cè)方法都是需要采用超高采樣率(如1GSps)的數(shù)據(jù)采集卡才能夠?qū)崿F(xiàn)多光子采集與計(jì)數(shù)，如NI的PXIE-5160。該方案雖然可行且方便，但是由于目前采樣率達(dá)到1GSps以上采樣率的采集卡成本在幾萬(wàn)元甚至更高，所以成本非常高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的需要采用超高采樣率的數(shù)據(jù)采集卡才能夠?qū)崿F(xiàn)多光子計(jì)數(shù)。

為此，本發(fā)明實(shí)施例的一種多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，包括：多個(gè)比較器，每個(gè)比較器的第一輸入端均與光電倍增管的輸出端連接，第二輸入端均接參考電壓，輸出端均與一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端連接，用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的參考電壓相等時(shí)輸出信號(hào)；多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端一一對(duì)應(yīng)地與多個(gè)比較器的輸出端連接，多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端均與處理器的輸入端連接，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于在與其相連的比較器有輸出時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值；處理器，用于根據(jù)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算后獲得光電倍增管捕捉到的光子數(shù)目。

優(yōu)選地，所述多個(gè)比較器的個(gè)數(shù)為至少四個(gè)，其中第一比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第一參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第一信號(hào)并輸出，所述第一參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到一個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；第二比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第二參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第二信號(hào)并輸出，所述第二參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到兩個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；第三比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第三參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第三信號(hào)并輸出，所述第三參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到三個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；第四比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第四參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第四信號(hào)并輸出，所述第四參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到四個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定。優(yōu)選地，所述比較器為帶鎖存功能的超高速比較器。

優(yōu)選地，所述比較器為帶鎖存功能的超高速比較器。

優(yōu)選地，所述處理器為低采樣率的數(shù)據(jù)采集裝置。

優(yōu)選地，還包括：放大器，其輸入端與光電倍增管的輸出端連接，其輸出端分別與每個(gè)比較器的第一輸入端連接，用于將光電倍增管的輸出信號(hào)進(jìn)行放大并輸出。

本發(fā)明實(shí)施例的一種多光子計(jì)數(shù)方法，應(yīng)用于處理器，包括以下步驟：

接收多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)；

根據(jù)接收到所述信號(hào)的時(shí)間先后順序，獲得多個(gè)比較器中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

判斷所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是否是正常順序，所述正常順序?yàn)楣怆姳对龉艿妮敵鲂盘?hào)為單次光子射入的完整響應(yīng)脈沖時(shí)，隨著時(shí)間增加所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由小至大順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)，然后所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由大至小順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

當(dāng)所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是所述正常順序時(shí)，獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

優(yōu)選地，還包括以下步驟：

當(dāng)所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是所述正常順序時(shí)，獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值和具有最大參考電壓值的比較器的前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，其中，所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是所述正常順序表示在所述光電倍增管的輸出信號(hào)未響應(yīng)結(jié)束的過程中，有新的光子射入的脈沖引起所述光電倍增管的輸出信號(hào)的疊加；

根據(jù)所述前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，計(jì)算拖尾疊加值；

將最大參考電壓值與拖尾疊加值的差值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

本發(fā)明實(shí)施例的一種多光子計(jì)數(shù)裝置，應(yīng)用于處理器，包括：

接收單元，用于接收多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)；

第一獲得單元，用于根據(jù)接收到所述信號(hào)的時(shí)間先后順序，獲得多個(gè)比較器中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

判斷單元，用于判斷所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是否是正常順序，所述正常順序?yàn)楣怆姳对龉艿妮敵鲂盘?hào)為單次光子射入的完整響應(yīng)脈沖時(shí)，隨著時(shí)間增加所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由小至大順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)，然后所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由大至小順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

第二獲得單元，用于當(dāng)所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是所述正常順序時(shí)，獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

優(yōu)選地，還包括：

第三獲得單元，用于當(dāng)所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是所述正常順序時(shí)，獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值和具有最大參考電壓值的比較器的前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，其中，所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是所述正常順序表示在所述光電倍增管的輸出信號(hào)未響應(yīng)結(jié)束的過程中，有新的光子射入的脈沖引起所述光電倍增管的輸出信號(hào)的疊加；

計(jì)算單元，用于根據(jù)所述前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，計(jì)算拖尾疊加值；

第四獲得單元，用于將最大參考電壓值與拖尾疊加值的差值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明實(shí)施例提供的多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，通過設(shè)置比較器，將比較器的參考電壓設(shè)置成與光電倍增管捕捉到多個(gè)光子時(shí)輸出的電壓相對(duì)應(yīng)，從而能夠清楚地計(jì)數(shù)出光電倍增管一次捕捉到的光子數(shù)目，實(shí)現(xiàn)多光子計(jì)數(shù)。并且由于計(jì)數(shù)是根據(jù)不同參考電壓的比較器是否有輸出值來確定的，無(wú)需采用超高采樣率的數(shù)據(jù)采集卡來對(duì)光電倍增管輸出電壓值進(jìn)行采樣，而比較器的價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于超高采樣率的數(shù)據(jù)采集卡，從而大大降低了多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的成本。

2.采用多個(gè)比較器和多個(gè)計(jì)數(shù)器一一對(duì)應(yīng)連接，相對(duì)于采用一個(gè)多級(jí)比較器與一個(gè)多輸入的計(jì)數(shù)器連接的方式而言，對(duì)計(jì)數(shù)器的要求比較低，只需要計(jì)數(shù)器在接收到信號(hào)時(shí)產(chǎn)生計(jì)數(shù)，根據(jù)比較器輸出的信號(hào)順序及計(jì)數(shù)器的變化類判斷入射光子的變化，而不用根據(jù)比較器的值來確定(采用一個(gè)多級(jí)比較器與一個(gè)多輸入的計(jì)數(shù)器連接需要根據(jù)多級(jí)比較器的輸出電壓值來確定入射光子變化)，簡(jiǎn)化了處理邏輯，大大降低了比較器和計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)難度以及成本。

3.本發(fā)明實(shí)施例提供的多光子計(jì)數(shù)方法及裝置，通過判斷多個(gè)比較器中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的先后順序是否是正常順序，可以在計(jì)算新捕捉到多光子的數(shù)目時(shí)，消除之前脈沖響應(yīng)拖尾的影響，從而提高了多光子計(jì)數(shù)的精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的另一個(gè)具體示例的原理框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中疊加現(xiàn)象的光電倍增管輸出信號(hào)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無(wú)線連接，也可以是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，如圖1所示，包括：多個(gè)比較器1、多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2和處理器3。多個(gè)可以是兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)甚至更多個(gè)，所以對(duì)于比較器的個(gè)數(shù)限于下面舉例的四個(gè)。下面以比較器1、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2的個(gè)數(shù)為四個(gè)來進(jìn)行舉例說明。

四個(gè)比較器1，每個(gè)比較器的第一輸入端均與光電倍增管的輸出端連接，第二輸入端均接參考電壓，輸出端均與一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端連接；參考電壓的設(shè)置可以通過多次試驗(yàn)來獲得最優(yōu)值，例如，可以依據(jù)光電倍增管捕捉到一個(gè)、兩個(gè)、……、多個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定。優(yōu)選地，如圖1所示，由上往下依次為第四、第三、第二、第一比較器，第一比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第一參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第一信號(hào)并輸出，所述第一參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到一個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；第二比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第二參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第二信號(hào)并輸出，所述第二參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到兩個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；第三比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第三參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第三信號(hào)并輸出，所述第三參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到三個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；第四比較器用于在其第一輸入端輸入的電壓與其第二輸入端輸入的第四參考電壓相等時(shí)產(chǎn)生第四信號(hào)并輸出，所述第四參考電壓依據(jù)光電倍增管捕捉到四個(gè)光子時(shí)輸出的電壓設(shè)定；優(yōu)選地，比較器的參考電壓可以通過DAC來設(shè)置和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化。優(yōu)選地，參考電壓的具體值對(duì)應(yīng)于實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測(cè)試值的統(tǒng)計(jì)平均值，以提高比較精度。優(yōu)選地，比較器1為帶鎖存功能的超高速比較器，例如可以采用型號(hào)為MAX9692的比較器。

四個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2，四個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端一一對(duì)應(yīng)地與四個(gè)比較器的輸出端連接，四個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端均與處理器的輸入端連接，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于在與其相連的比較器有輸出時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)并輸出計(jì)數(shù)值；優(yōu)選地，如圖1所示，由上往下依次為第四、第三、第二、第一二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，第一二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端與第一比較器的輸出端連接，第二二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端與第二比較器的輸出端連接，第三二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端與第三比較器的輸出端連接，第四二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸入端與第四比較器的輸出端連接。例如，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的型號(hào)可以為SN54AS867。

處理器3，用于根據(jù)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算后獲得光電倍增管捕捉到的光子數(shù)目。優(yōu)選地，處理器為低采樣率的數(shù)據(jù)采集裝置，例如，數(shù)字I/O卡。本實(shí)施例中，處理器3可以是FPGA,也可以是CPLD/DSP/ARM/MCU等等。

當(dāng)有一個(gè)光子被光電倍增管捕捉到時(shí)，只有第一比較器有輸出信號(hào)，其他比較器(例如第二、第三、第四比較器等)均無(wú)輸出信號(hào)。當(dāng)有兩個(gè)光子被光電倍增管捕捉到時(shí)，先第二比較器有輸出信號(hào)，再第一比較器有輸出信號(hào)，其他比較器(例如第三、第四比較器等)均無(wú)輸出信號(hào)。當(dāng)有三個(gè)光子被光電倍增管捕捉到時(shí)，先第三比較器有輸出信號(hào)，再第二比較器有輸出信號(hào)，再第一比較器有輸出信號(hào)，其他比較器(例如第四比較器等)均無(wú)輸出信號(hào)。當(dāng)有四個(gè)光子被光電倍增管捕捉到時(shí)，先第四比較器有輸出信號(hào)，再第三比較器有輸出信號(hào)，再第二比較器有輸出信號(hào)，再第一比較器有輸出信號(hào)，其他比較器(例如第五比較器等)均無(wú)輸出信號(hào)。

上述多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)，通過設(shè)置比較器，將比較器的參考電壓設(shè)置成與光電倍增管捕捉到四個(gè)光子時(shí)輸出的電壓相對(duì)應(yīng)，從而能夠清楚地計(jì)數(shù)出光電倍增管一次捕捉到的光子數(shù)目，實(shí)現(xiàn)多光子計(jì)數(shù)。并且由于計(jì)數(shù)是根據(jù)不同參考電壓的比較器是否有輸出值來確定的，無(wú)需采用超高采樣率的數(shù)據(jù)采集卡來對(duì)光電倍增管輸出電壓值進(jìn)行采樣，而比較器的價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于超高采樣率的數(shù)據(jù)采集卡，從而大大降低了多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明實(shí)施例通過利用多個(gè)比較器的方式，從而相當(dāng)于在時(shí)域或者時(shí)間軸上面將一個(gè)脈沖響應(yīng)的峰值不斷的捕捉到，從而相對(duì)精確的還原出脈沖的真實(shí)峰值，來計(jì)算和判斷光子數(shù)。現(xiàn)有技術(shù)通常采用超高速數(shù)據(jù)采集卡(比如采樣頻率在1Gps以上)，但是這樣的成本真的很高，這樣參數(shù)的商業(yè)采集卡，單個(gè)通道的采集卡成本已經(jīng)很高，當(dāng)多路采集的時(shí)候，成本更高。本發(fā)明實(shí)施例則可以作為一個(gè)低成本方案來進(jìn)行多光子技術(shù)，在時(shí)間軸上，不同參考電壓的比較器產(chǎn)生輸出，最終也可以在時(shí)間軸上還原出響應(yīng)脈沖的大致波形，或者對(duì)應(yīng)的最大峰值。

本實(shí)施例中，采用多個(gè)比較器和多個(gè)計(jì)數(shù)器一一對(duì)應(yīng)連接，相對(duì)于采用一個(gè)多級(jí)比較器與一個(gè)多輸入的計(jì)數(shù)器連接的方式而言，對(duì)計(jì)數(shù)器的要求比較低，只需要計(jì)數(shù)器在接收到信號(hào)時(shí)產(chǎn)生計(jì)數(shù)，根據(jù)比較器輸出的信號(hào)順序及計(jì)數(shù)器的變化類判斷入射光子的變化，而不用根據(jù)比較器的值來確定(采用一個(gè)多級(jí)比較器與一個(gè)多輸入的計(jì)數(shù)器連接需要根據(jù)多級(jí)比較器的輸出電壓值來確定入射光子變化)，簡(jiǎn)化了處理邏輯，大大降低了比較器和計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)難度以及成本。

優(yōu)選地，如圖2所示，多光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)還包括：放大器4，其輸入端與光電倍增管的輸出端連接，其輸出端分別與每個(gè)比較器的第一輸入端連接，用于將光電倍增管的輸出信號(hào)進(jìn)行放大并輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)的固定增益放大，以提高信噪比和多光子計(jì)數(shù)精度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種多光子計(jì)數(shù)方法，例如應(yīng)用于上述實(shí)施例1中的處理器，多光子計(jì)數(shù)方法包括以下步驟：

S1、接收多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2輸出的信號(hào)；

S2、根據(jù)接收到多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2輸出的信號(hào)的時(shí)間先后順序，獲得多個(gè)比較器1中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

S3、判斷有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是否是正常順序，正常順序?yàn)楣怆姳对龉艿妮敵鲂盘?hào)為單次光子射入的完整響應(yīng)脈沖時(shí)，隨著時(shí)間增加所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由小至大順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)，然后所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由大至小順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；例如，光電倍增管的輸出信號(hào)為單次光子射入的完整響應(yīng)脈沖時(shí)，第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器依次輸出信號(hào)，相應(yīng)地，第一比較器連接的計(jì)數(shù)器、第二比較器連接的計(jì)數(shù)器、第三比較器連接的計(jì)數(shù)器、第四比較器連接的計(jì)數(shù)器依次增加計(jì)數(shù)，然后，第四比較器有輸出信號(hào)，再第三比較器有輸出信號(hào)，再第二比較器有輸出信號(hào)，再第一比較器有輸出信號(hào)，相應(yīng)地，第四比較器連接的計(jì)數(shù)器、第三比較器連接的計(jì)數(shù)器、第二比較器連接的計(jì)數(shù)器、第一比較器連接的計(jì)數(shù)器依次增加計(jì)數(shù)。當(dāng)是正常順序時(shí)，進(jìn)入步驟S4；當(dāng)不是正常順序，即非正常順序時(shí)，進(jìn)入步驟S5，其中，所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是所述正常順序表示在所述光電倍增管的輸出信號(hào)未響應(yīng)結(jié)束的過程中，有新的光子射入的脈沖引起所述光電倍增管的輸出信號(hào)的疊加。當(dāng)光電倍增管的一個(gè)脈沖響應(yīng)未結(jié)束而又捕捉到新的光子時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)輸出信號(hào)產(chǎn)生疊加的現(xiàn)象，疊加現(xiàn)象的光電倍增管輸出信號(hào)如圖3所示。舉例來說，產(chǎn)生疊加現(xiàn)象后，如原本在第三比較器有輸出后，接下來應(yīng)該是第二、第一比較器有輸出，那么現(xiàn)在在第三比較器有輸出后，接下來有更高參考電壓的第四比較器有輸出，從而認(rèn)定為該第四比較器的輸出表示有新的光子被捕捉到，新的光子的幅值為新被采集到的光子的脈沖響應(yīng)幅值和之前脈沖響應(yīng)拖尾的疊加值。

S4、獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

S5、獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值和具有最大參考電壓值的比較器的前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值；

S6、根據(jù)前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，計(jì)算拖尾疊加值；

S7、將最大參考電壓值與拖尾疊加值的差值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

上述多光子計(jì)數(shù)方法，通過判斷多個(gè)比較器中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的先后順序是否是正常順序，可以在計(jì)算新捕捉到多光子的數(shù)目時(shí)，消除之前脈沖響應(yīng)拖尾的影響，從而提高了多光子計(jì)數(shù)的精度。

實(shí)施例3

對(duì)應(yīng)于實(shí)施例2，本實(shí)施例提供一種多光子計(jì)數(shù)裝置，例如應(yīng)用于上述實(shí)施例1中的處理器，多光子計(jì)數(shù)裝置包括：

接收單元，用于接收多個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器2輸出的信號(hào)；

第一獲得單元，用于根據(jù)接收到信號(hào)的時(shí)間先后順序，獲得多個(gè)比較器1中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

判斷單元，用于判斷所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是否是正常順序，所述正常順序?yàn)楣怆姳对龉艿妮敵鲂盘?hào)為單次光子射入的完整響應(yīng)脈沖時(shí)，隨著時(shí)間增加所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由小至大順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)，然后所述多個(gè)比較器(1)中有信號(hào)輸出的比較器按照參考電壓由大至小順次產(chǎn)生的輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序；

第二獲得單元，用于當(dāng)有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序是是正常順序時(shí)，獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

第三獲得單元，用于當(dāng)有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是正常順序時(shí)，獲得有信號(hào)輸出的比較器中最大參考電壓值和具有最大參考電壓值的比較器的前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，其中，所述有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的時(shí)間先后順序不是所述正常順序表示在所述光電倍增管的輸出信號(hào)未響應(yīng)結(jié)束的過程中，有新的光子射入的脈沖引起所述光電倍增管的輸出信號(hào)的疊加；

計(jì)算單元，用于根據(jù)前一有信號(hào)輸出的比較器的參考電壓值，計(jì)算拖尾疊加值；

第四獲得單元，用于將最大參考電壓值與拖尾疊加值的差值作為光電倍增管捕獲到新的多個(gè)光子后產(chǎn)生輸出信號(hào)幅值所對(duì)應(yīng)的值，并計(jì)算獲得捕獲到新的多個(gè)光子的數(shù)目。

上述多光子計(jì)數(shù)裝置，通過判斷多個(gè)比較器中有信號(hào)輸出的比較器產(chǎn)生輸出信號(hào)的先后順序是否是正常順序，可以在計(jì)算新捕捉到多光子的數(shù)目時(shí)，消除之前脈沖響應(yīng)拖尾的影響，從而提高了多光子計(jì)數(shù)的精度。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。