HyD检测器——真正的光线传感“利器“

　　成像仪器中最重要的元素之一就是光线传感器。 它类似于视网膜，将光转换成信号，随后转换成可存储和可处理的信息集合。 用于单点扫描系统的传感器如真共焦显微镜通常是光电倍增管。 此外，PMT硅悬垂体还可用于特定应用，特别是单分子测量。 一项新技术将上述提到的将这两种技术的优点联合起来，同时消除了这些缺点，该技术称为混合型检测器（HyD）。

　　HyD检测器使用光电阴极将光子转换成加速电子，如在光电倍增管中。对于阴极材料来说，最好的选择是GaAsP，它在500纳米处的量子效率高达45％（相当于多碱阴极量子效率的两倍）。由于技术实施，GaAsP-HyD比GaAsP-PMT更稳定，GaAsP-PMT通常是光致损害的受害者。混合式探测器损坏小得多。光电子通过大约8kV的非常高的电压以单个步骤加速。动能被半导体材料吸收。在该单次拍摄中，通过碰撞电离产生许多电荷对。增益约为1,500倍（作为比较：PMT中每步约3倍）。但是，1,500个电子不容易测量。因此，混合探测器包含一个集成放大器：如雪崩光电二极管所述，由碰撞电离产生的电荷乘以雪崩效应，提供大约100倍的额外增益。在这种组合中，在没有噪音电路的非盖革模式下产生可测量的信号。混合探测器的有源区域比PMT的有源区域小，但比标准雪崩光电二极管的有源区域要大。热噪声因此受到限制，但光线仍然可以聚焦到目标上而没有任何损失。

　　与PMT相比，单步加速在第一阶段创造500倍的增益。如果光电倍增管中的增益是3倍，那么很有可能只释放2个电子或4个电子。这是33％的变化。峰高的信噪比为1.7。混合检测器的第一个扩增阶段是1500倍。这种情况下的信噪比为37，这是第一步S / N的巨大提升。在PMT中，与HyD相比，倍增器之间的电压之间的电压每步约小100倍，并且通过倍增极从阴极移动到阳极的电子损失的可能性相对较高。结果，PMT中的光子效率比量子产率低约10％。然而，在混合探测器中，光子效率非常接近阴极的量子产率，因为在高电压下只有一个台阶。单级加速的第二个优点是电子的到达时间显示出更小的散射。无论如何，它只有一个单一的电子。 PMT中的脉冲宽度受电子穿过倍增电极级联的可能移动的不同几何形状的强烈影响。因此，混合检测器的脉冲宽度要短得多。这允许更高的光子计数频率 - 直接转化为更高的动态范围。较高的截止频率也降低了仪器时间常数，这是测量荧光寿命的限制因素。由于相对较小的有源区域，HyD显示比PMT更低的暗电流。暗电流导致背景噪声，在不包含信号的区域中非零强度。如果信号非常小 - 通常在生物医学成像中，背景噪音和信号会重叠。暗电流越低意味着危急情况下的S / N越好。

　　Hyd检测器能够表现出更快的处理速度、更高的灵敏度及更高的信噪比。具体表现为：①光子探测效率达到PMT检测器的1.2倍；②脉冲信号效率高（脉冲噪声只有PMT检测器的1/20；Hyd检测器脉冲宽度为1，PMT则大于10）；③暗计数（非信号光和电噪声被探测器认为是有效光信号的数量）为2500，而PMT检测器为15000。