專利名稱：：測量熒光或冷光發(fā)射衰變的集成光電子系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的集成光電子系統(tǒng)。
背景技術：
：光電子系統(tǒng)被用于測量樣本中的熒光(fluorescence)或冷光(luminescence)發(fā)射衰變(emissiondecay)，然后根據(jù)檢測到的發(fā)射確定樣本的特性。例如，光電子系統(tǒng)測量檢測到的發(fā)射的衰變時間和幅度，然后分析測得的衰變時間和幅度來確定樣本中的材料或樣本的特性。圖1是示出用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)的一個示例的圖?，F(xiàn)參見圖1，同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)(synchronouslypumped，cavity-dumpeddyelasersystem)24發(fā)射光脈沖25到樣本支持物26上的樣本(未示出)中，以引起來自樣本的熒光或冷光發(fā)射。光電倍增管28檢測發(fā)射。在圖1中，光電倍增管28被示為在其自己的外箱29中。脈沖串積分器(boxcarintegrator)模塊30根據(jù)光電倍增管28的輸出生成電信號，信號處理器模塊32處理該電信號，從而確定關于樣本的信息。存儲器模塊34存儲積分器模塊30的結果，并且被信號處理器模塊32訪問。機電傳感分光器(pickoffbeamsplitter)31分離由同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24發(fā)射出的光的一部分，并且將分離開的部分提供給光電二極管(PD)33。光電二極管33的輸出被提供給可變延時模塊36，該可變延時模塊產(chǎn)生用于門控脈沖串積分器模塊30的可變延時。通常，同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24重復地發(fā)射光脈沖，以產(chǎn)生多個同樣的衰變，從而提高信噪比。通過這種方式，光電子系統(tǒng)通過分析例如檢測到的發(fā)射的衰變時間和幅度，來確定關于樣本的信息。可提供顯示器件模塊40來顯示所確定的信息。如圖1所示，同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24例如包括，腔傾卸染料激光器35、鎖模泵激激光器(modelockedpumplaser)37、鎖模器電子模塊39和腔傾卸器電子模塊41。通常提供各種其他組件。例如，透鏡42將從同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24發(fā)射出的光聚焦到樣本上，并且透鏡44收集來自樣本的發(fā)射，并且將收集到的發(fā)射聚焦到光電倍增管28上。通常提供濾波器或單色器(monochromator)46。如果提供濾波器，則濾波器將會例如是波長濾波器，其使得來自樣本的熒光或冷光發(fā)射通過，并阻擋來自激光系統(tǒng)24的波長。一般而言，這種濾波器通常是長波長透射濾波器，其阻擋短波長，并通過較長的波長。通過只讓所需的波長通過，單色器提供與濾波器類似的功能?？商峁n板48，以防止來自激光器系統(tǒng)24的光或其他不需要的發(fā)射淹沒光電倍增管28。這里將不會詳細討論圖1中的各種組件的特定操作，例如本領域中公知的操作。圖2是示出用于測量熒光或冷光發(fā)射動態(tài)的傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)的另一個示例的圖。圖2中的光電子系統(tǒng)使用基于時間相關單光子計數(shù)(timecorrelatedsinglephotoncounting，TCSPC)的檢測系統(tǒng)?，F(xiàn)參見圖2，時間到脈沖高度(time-to-pulse-height)轉換器模塊50、多通道分析儀模塊52和信號處理器模塊54一起操作，以根據(jù)由光電倍增管28所檢測到的發(fā)射來確定關于樣本的信息。還提供了第一級放大器56、第二級放大器58以及鑒別器60和62。TCSCP檢測允許熒光和冷光發(fā)射動態(tài)被跟隨到較低水平，例如其初始值的10-4。此寬動態(tài)范圍展現(xiàn)了來自某些樣本的冷光發(fā)射的非指數(shù)行為，以及允許對多個指數(shù)衰變的獨立測量。這里將不會詳細討論圖2中的各種組件的特定操作，例如本領域中公知的各種操作。不幸的是，圖1和2中的傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)很龐大，會要求相當大型的房間來在其中操作。例如，典型同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24是很龐大的系統(tǒng)，具有許多組件，每個組件通常被安放在其自己的盒子或外殼中。例如，在圖1中，典型腔傾斜染料激光器35和鎖模泵激激光器37例如可能各自為2米長。典型鎖模器電子模塊39例如可為60厘米長，30厘米深和20厘米高。典型腔傾卸器電子模塊41例如可為60厘米長、60厘米深和20厘米高。此外，典型同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24具有高功率要求并且效率很低。此外，同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)24的操作要求使用隔振臺(vibrationisolationtable)。此外，腔傾卸染料激光器35中所使用的染料是有毒且液態(tài)的，從而引起許多問題。此外，光電倍增管28通常會被安放在其自己的外箱29中，例如盒子或外殼中。一般而言，在其外箱29中的典型光電倍增管28例如可為25厘米長、17厘米寬和20厘米高。典型光電倍增管28可被提供相關的驅動組件(未示出)，這些組件例如是30厘米長、35厘米寬和10厘米高。上述度量只是一般的示例度量，只是用來提供關于各種組件的尺寸的一般概念的。此外，傳統(tǒng)而言，脈沖串積分器模塊30、信號處理器模塊32、顯示器件模塊40、時間到脈沖高度轉換器模塊50、多通道分析儀模塊52和信號處理器54是作為單獨組件被提供的，每一個都被安放在其自己的外殼中。因此，需要一種較小的、集成的光電子系統(tǒng)，其中所有組件被包封在同一盒子中。
發(fā)明內容本發(fā)明的各種實施例提供了一種裝置，包括(a)光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；(b)集成電路，其可操作以引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；(c)探測器，其檢測所述發(fā)射；(d)檢測分析系統(tǒng)，其通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及(e)外殼，其包封所述光源、所述集成電路和所述檢測分析系統(tǒng)。本發(fā)明的各種實施例提供了一種裝置，包括(a)光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；(b)集成電路，其可操作以引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；(c)光電二極管，其檢測所述發(fā)射；(d)檢測分析系統(tǒng)，其通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及(e)外殼，其包封所述光源、所述集成電路、所述光電二極管和所述檢測分析系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的各種實施例提供了一種裝置，包括(a)光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；(b)第一集成電路，其可操作以引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；(c)光電二極管，其檢測所述發(fā)射；(d)第二集成電路，其包括檢測分析系統(tǒng)，所述檢測分析系統(tǒng)通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及(e)外殼，其包封所述光源、所述第一集成電路、所述第二集成電路和所述光電二極管。此外，本發(fā)明的各種實施例提供了一種裝置，包括(a)光源，其向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；(b)探測器，其檢測所述發(fā)射；(c)檢測分析系統(tǒng)，其通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；(d)第一透鏡，其將來自所述光源的所述光脈沖導引向所述樣本；(e)第二透鏡，其將來自所述樣本的所述發(fā)射導引向所述探測器；以及(f)外殼，其包封所述光源、所述探測器、所述檢測分析系統(tǒng)、所述第一透鏡和所述第二透鏡，其中所述光源、所述探測器、所述第一透鏡和所述第二透鏡在所述外殼內被適當調準。結合附圖，從下面對優(yōu)選實施例的描述中，本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點將會變得更清楚，并且更易于理解，附圖中圖1(現(xiàn)有技術)是示出用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)的一個示例的圖。圖2(現(xiàn)有技術)是示出用于測量熒光或冷光發(fā)射動態(tài)的傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)的另一個示例的圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參考所給出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這些實施例的示例在附圖中示出，在所有附圖中，類似的標號指類似的組件。本發(fā)明的發(fā)明人認識到了熒光/冷光測量不需要亞皮秒光脈沖，而是可用100ps量級的光脈沖來完成。因此這種測量不需要使用上述同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)。在本發(fā)明的各種實施例中，光脈沖可以例如用由適當驅動器所驅動的適當構造的半導體激光器、發(fā)光二極管或閃光管來生成。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖?，F(xiàn)參見圖3，時鐘電路100產(chǎn)生時鐘信號。光源驅動電路102根據(jù)時鐘信號驅動光源104，以向樣本支持物106上的樣本(未示出)發(fā)射光脈沖。在典型實施例中，光源驅動102例如會是亞納秒(ns)驅動。則由時鐘電路100產(chǎn)生的時鐘信號將會是用于亞納秒驅動的適當時鐘脈沖。光源104是發(fā)光器件(LED)，例如發(fā)光二極管或半導體激光器或是閃光管，這些都是已知器件。光源驅動電路102和時鐘電路100一起操作，以引起光源104向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自樣本的熒光或冷光發(fā)射。在本發(fā)明的某些實施例中，作為光源104的激光器可產(chǎn)生其自己的時鐘信號。在這種實施例中，可不需要單獨的時鐘電路，例如時鐘電路100。如上所述，光源104是發(fā)光器件(LED)，例如發(fā)光二極管或半導體激光器或是閃光管。使用哪種特定類型的光源將取決于例如光電子系統(tǒng)的波長、功率和尺寸要求。一般而言，閃光管具有長脈沖，通常適用于具有較長衰變時間的材料。與閃光管相比，發(fā)光二極管或半導體激光器可被做得較小，并且功率效率較高，從而使得光電子系統(tǒng)中的其他相關組件被做得較小。探測器108檢測發(fā)射，并且響應于檢測到的發(fā)射生成電信號。探測器108例如是光電二極管，例如雪崩光電二極管或PIN光電二極管?；蛘撸綔y器108可以是光電倍增管。一般而言，雪崩光電二極管比PIN光電二極管更靈敏。光電倍增管一般比雪崩光電二極管更靈敏，并且比PIN光電二極管靈敏得多，但是卻大得多，并且需要高電源。雪崩光電二極管、PIN光電二極管和光電倍增管都是已知的器件。但是，本發(fā)明不限于探測器108是光電二極管或光電倍增管。相反，各種類型的器件，例如各種類型的半導體傳感器，也可以用作探測器108。檢測分析系統(tǒng)110通過分析由探測器108生成的電信號，確定關于樣本的信息。例如，檢測分析系統(tǒng)110分析由生成的電信號所指示的檢測到的發(fā)射的衰變時間和幅度，以確定樣本中的材料或樣本的特性?？勺冄訒r電路111產(chǎn)生相對于光源驅動信號的可變延時。可變延時被檢測分析系統(tǒng)110用于檢測發(fā)射。在圖3的實施例中，檢測分析系統(tǒng)110包括諸如脈沖串積分器112這樣的生成電信號的門控積分器，以及處理該電信號從而確定關于樣本的信息的信號處理器114。門控積分器、脈沖串積分器和信號處理器都是已知的器件。通常提供存儲器116，以存儲由脈沖串積分器112在不同延時下取得的測量，并且被信號處理器114所訪問。顯示器件118顯示由信號處理器114確定的信息。存在許多不同類型的可用作顯示器件118的顯示器件，本發(fā)明不限于任何特定類型的顯示器件。例如，顯示器件118可以是LCD。但是，顯示器件118不限于是LCD。可提供透鏡120，以將來自光源104的光聚焦到樣本，并且可提供透鏡122，以收集來自樣本的發(fā)射，并且將收集到的發(fā)射聚焦到探測器108。在某些實施例中，透鏡120甚至可以是光源104的一部分。還可提供濾波器或單色器124。如果提供了濾波器，則濾波器例如將為波長濾波器，其使得來自樣本的熒光或冷光發(fā)射通過，并阻擋來自光源104的波長。一般而言，這種濾波器通常是長波長透射濾波器，其阻擋短波長，并通過較長的波長。單色器提供類似的功能?？商峁醢?25，以防止來自光源104的光或其他不需要的發(fā)射淹沒探測器108。但是，本發(fā)明不限于使用透鏡120、透鏡122、擋板125和/或濾波器或單色器124。在圖3的實施例中，諸如盒子或其他外箱結構的外殼126包封光源104、光源驅動電路102、時鐘電路100、可變延時電路111、檢測分析系統(tǒng)110、顯示器件118。如果探測器108是光電二極管，外殼126例如還可包封探測器108。如果探測器108是比集成電路大得多但并非巨大組件的光電倍增管，則根據(jù)設計選擇，外殼126可以包括或不包括探測器108。根據(jù)特定實施例，外殼126例如可包括透鏡120、透鏡122、擋板125、以及濾波器或單色器124。但是，本發(fā)明不限于外殼126包封所有這些組件，并且根據(jù)系統(tǒng)設計參數(shù)，不同組件可被包封或不包封。但是，如果如圖3所示組件被外殼126所包封，則光電子系統(tǒng)將會是緊湊的集成系統(tǒng)，其中所有組件都在一個盒子中并被適當調準。例如，外殼126可被構造為與外殼126內的各種組件嚙合，并且限定它們相對于彼此以及相對于樣本支持物106的位置，以便系統(tǒng)可被精確并重復地使用。外殼126的這種構造可降低光調準和制造成本。在本發(fā)明的某些實施例中，顯示器件118可以不在外殼126內。此外，在本發(fā)明的某些實施例中，計算機接口端口，例如USB端口，可取代顯示器件118而被提供。通常，樣本支持物106將不會被外殼126包封，而是可以附接到外殼126/從外殼126上拆卸。但是，本發(fā)明不限于樣本支持物106不被外殼126所包封。不論樣本支持物106是否被外殼126包封，外殼126都可被制成相對于外殼126內的光組件精確地放置樣本。如果樣本支持物106不被外殼126包封，則樣本支持物106可被構造成阻止環(huán)境光進入外殼126。根據(jù)光電子系統(tǒng)的樣本類型或預期使用，樣本支持物106例如是載玻片(slide)或小玻璃管(microcuvette)。但是，本發(fā)明不限于任何特定類型的樣本支持物。通常，樣本支持物106將樣本保持在從光源104發(fā)射的光脈沖所聚焦的點處，以便來自樣本的發(fā)射可被導引向探測器108。樣本支持物106的定位通常例如是制造光電子系統(tǒng)所確定的。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)中集成電路的使用的圖?，F(xiàn)參見圖4，時鐘電路100和光源驅動電路102都在同一集成電路(IC)130上。類似地，可變延時電路111、積分器112、存儲器116和信號處理器114都在同一集成電路132上。集成電路130和132被安放在同一襯底134上。襯底134例如可以是印刷電路板(PCB)、柔性襯底、陶瓷襯底或任何其他適當?shù)囊r底。是發(fā)光二極管或半導體激光器的光源104可以在集成電路130上，以便光源104和相關驅動組件(例如光源驅動電路102和時鐘電路100)在同一集成電路130上。但是，在集成電路130上包括光源104通常會涉及太多設計折衷。因此，光源104通常不被包括在集成電路130中。相反，通常會通過使用例如焊球技術，來將光源104安放在襯底134上接近集成電路130處。一般而言，常常希望在一個集成電路上包括光源組件和電路，而在單獨的集成電路上包括檢測電路。因此，源組件通常在集成電路130上，而檢測電路通常會在集成電路132上。通過這種方式，將會有較少的設計折衷。在本發(fā)明的一個實施例中，擋板125、濾波器或單色器124、透鏡120以及透鏡122可以不在襯底134上，但是被外殼126包封。如果光電二極管被用作探測器108，則探測器108將會作為襯底134上的單獨的集成電路被提供。在本發(fā)明的各種實施例中，如果探測器108是適當類型的探測器，則探測器108可以在集成電路132上。顯示器件118通常將會被提供在外殼126內，但通常不會在襯底134上。如果顯示器件118在外殼126內，則窗口(未示出)可被提供在外殼126上，以允許顯示器件被看到。此外，不使用單獨的集成電路130和132，相反這些集成電路上的所有組件可被形成在單個集成電路上。但是，適當?shù)募呻娐吩O計技術通常會被用于將源電路與檢測電路分離開來，以防止來自源電路的噪聲引起檢測電路的問題。因此，本發(fā)明的各種實施使用諸如發(fā)光二極管或半導體激光器或者閃光管這樣的發(fā)光器件(LED)來作為光源104，而不是像傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)中那樣使用同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)。與同步泵激腔傾卸染料激光系統(tǒng)相比，發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管具有低得多的功率需求、高得多的效率，并且小得多。因此，本發(fā)明的實施例通常不要求使用隔振臺。此外，本發(fā)明的實施例允許使用較小的相關電路，這些相關電路可被實現(xiàn)在集成電路中。例如，本發(fā)明允許相關電路被實現(xiàn)在集成電路130上。類似地，通過使用集成電路技術，檢測分析系統(tǒng)可被實現(xiàn)在集成電路中。例如，本發(fā)明允許檢測分析系統(tǒng)被實現(xiàn)在集成電路132上。通過使用發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管，并且通過實現(xiàn)集成電路，光電子系統(tǒng)可被集成到單個盒子中，例如外殼126中。此外，本發(fā)明的各種實施例用光電二極管作為探測器108。與傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)中的光電倍增管相比，光電二極管具有低得多的功率尋求、高得多的效率，并且通常較小。因此，對于使用光電二極管作為探測器108的本發(fā)明實施例，探測器108可以很容易被集成到單個盒子中，例如外殼126中。此外，某些光電倍增管可能小到足以被用作探測器108，并且仍被外殼126所包封。因此，與傳統(tǒng)光電子系統(tǒng)相比，本發(fā)明的各種實施例提供了包封在單個盒子中的小得多的光電子系統(tǒng)。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖5中的實施例與圖4中的類似，除了可變延時電路111在集成電路130上而不是集成電路132上。將可變延時電路111包括在集成電路130上還是集成電路132上是基于各種電路和集成電路技術的特性的設計選擇的問題。一般而言，在典型實施例中，可變延時電路111會像圖4那樣被包括在集成電路132上，而不是像圖5那樣被包括在集成電路130上。通過將可變延時電路111包括在集成電路132上，延時電路被包括在與檢測分析系統(tǒng)110中的其他檢測電路相同的集成電路上，這可節(jié)省制造和設計成本，因為更復雜的檢測電路將會要求更復雜的延時。圖3-5中的本發(fā)明實施例公開了包括積分器和信號處理器的檢測分析系統(tǒng)110。存在許多不同的可被使用的可能的檢測分析系統(tǒng)，以及檢測分析系統(tǒng)的許多變體。因此，本發(fā)明的實施例不限于任何特定檢測分析系統(tǒng)或檢測分析系統(tǒng)的任何特定變體。例如，圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖6中的本發(fā)明實施例使用基于時間相關單光子計數(shù)(TCSPC)的檢測分析系統(tǒng)。此類系統(tǒng)提供了寬動態(tài)范圍，以便具有不同幅度和不同時間特性的多個熒光和光致發(fā)光衰變能彼此區(qū)別開來?，F(xiàn)參見圖6，檢測分析系統(tǒng)150的典型實施例包括時間到脈沖高度轉換器152、多通道分析儀154和信號處理器156。時間到脈沖高度轉換器152、多通道分析儀154和信號處理器156一起工作，以根據(jù)由探測器108檢測到的發(fā)射確定關于樣本的信息。探測器108可以是光電二極管。但是，在圖6的實施例中，探測器108也可以是光電倍增管。在圖6的實施例中，可提供第一級放大器160、第二級放大器162和鑒別器164和166。一般而言，第一級放大器160是位于探測器108附近的放置放大器，用于最小化噪聲拾取。一般而言，鑒別器164是電平鑒別器，其在第二級放大器162的輸出超過閾值時生成脈沖。在本發(fā)明的一個實施例中，鑒別器164是恒比率鑒別器，其中閾值是脈沖高度的恒定百分比。但是，本發(fā)明不限于所提供的這些。例如，在各種實施例中，可不提供鑒別器166。在圖6中，時間到脈沖高度轉換器152和多通道分析儀154被示為單獨的電路。但是，這些電路的功能可被合并到單個電路中。例如，基本方法一般是，測量由可變延時電路111生成的參考脈沖和由鑒別器164生成的脈沖之間的延時，并將其分類到統(tǒng)計帶中。取代使用單獨的時間到脈沖高度轉換器152和多通道分析儀154，可實現(xiàn)數(shù)字電路，以用每個參考脈沖來將時鐘信號門控為ON，用鑒別器脈沖來將它門控為OFF，并且對時鐘周期計數(shù)。檢測分析系統(tǒng)150可被包含在單個集成電路中，例如被適當編程的單個數(shù)字信號處理器(DSP)芯片中。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)中的集成電路的使用的圖?，F(xiàn)參見圖7，時鐘電路100和光源驅動電路102都在同一集成電路130上。類似地，時鐘到脈沖高度轉換器152、多通道分析儀154和信號處理器156在同一集成電路(IC)170上。此外，在本發(fā)明的一個實施例中，第二級放大器162和鑒別器164在IC170上。如果提供了鑒別器166，則鑒別器166也可被提供在集成電路170上。在典型實施例中，第一級放大器160將不會被提供在集成電路170上，以便降低干擾拾取。將哪些組件包括在集成電路130和/或集成電路170上是基于各種電路和集成電路技術的特性的設計選擇的問題。因此，本發(fā)明不限于將任何特定組件包括在特定集成電路上。集成電路130和170通?？杀话卜旁谕灰r底134上。在圖7中，時間到脈沖高度轉換器152和多通道分析儀154被示為單獨的電路。但是，這些電路的功能可被合并到集成電路170上提供的單個電路中。此外，取代使用單獨的集成電路130和170，這些集成電路上的所有組件可被形成在單個集成電路上。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)的圖。圖8中的實施例與圖7中的類似，除了可變延時電路111是在集成電路130上，而不是集成電路170上。將可變延時電路111包括在集成電路130上還是集成電路170上是基于各種電路和集成電路技術的特性的設計選擇的問題。在以上附圖中，樣本支持物106被示為不被外殼126所包封。但是，如上所述，在本發(fā)明的實施例中，樣本支持物106可被外殼126所包封。例如，圖9是示出光電子系統(tǒng)的圖，該光電子系統(tǒng)與圖3中的類似，除了樣本支持物106被示為被外殼126所包封。正如可從以上所理解的，一般而言，根據(jù)本發(fā)明的實施例，樣本的衰變屬性被測量，并且測得的衰變屬性被分析。本發(fā)明的各種實施例包括諸如透鏡120和122這樣的透鏡的使用。這種透鏡通常會被外殼126所包封，以便制造者可相對于彼此或相對于樣本調準外殼126內的透鏡和其他組件。本發(fā)明的各種實施例涉及集成電路上各種組件的形成。通常，這里所描述的集成電路上各種組件的形成將會基于例如硅CMOS技術。硅鍺(SiGe)異質結雙極晶體管技術也可用于在集成電路上形成組件。但是，本發(fā)明不限于任何用于集成電路上組件的形成的特定技術。本發(fā)明的各種實施例涉及在集成電路上包括特定的組件。但是，在特定集成電路上包括哪些組件以及從特定集成電路上排除哪些組件是在設計選擇內的。因此，本發(fā)明不限于在任何特定的集成電路上或者任何特定數(shù)目的集成電路上包括任何特定組件。本發(fā)明的各種實施例涉及在襯底上包括特定組件。但是，在襯底上包括哪些組件以及從襯底上排除哪些組件是在設計選擇內的。因此，本發(fā)明不限于在襯底上包括/排除任何特定組件。在本發(fā)明的各種實施例中，檢測并分析所檢測到的熒光或冷光發(fā)射。例如，可分析所檢測到的發(fā)射的衰變時間和幅度。但是，本發(fā)明的實施例不限于分析所檢測到的發(fā)射的任何特定特性。各種附圖公開了發(fā)射的光脈沖和各種光組件。應該理解的是，發(fā)射的光脈沖和各種光組件應該被適當調準，雖然這種調準可能未被精確示出在圖中。本發(fā)明的各種實施例包括外殼，例如外殼126，以安放各種組件。本發(fā)明的各種實施例中外殼的使用允許，例如，被安放的組件被適當調準到一起，并且相對于樣本被調準。此外，本發(fā)明的各種實施例中外殼的使用允許，例如，系統(tǒng)作為一個單元被銷售和運輸，并且作為一個單元位于室內。雖然已示出并描述了本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的原理的情況下，可對這些實施例做出更改，本發(fā)明的范圍是由權利要求及其等同物所定義的。權利要求1.一種裝置，包括光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；集成電路，其可操作以引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；探測器，其檢測所述發(fā)射；檢測分析系統(tǒng)，其通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及外殼，其包封所述光源、所述集成電路和所述檢測分析系統(tǒng)。2.如權利要求1所述的裝置，還包括襯底，所述集成電路和所述檢測分析系統(tǒng)被安放在其上。3.如權利要求1所述的裝置，還包括襯底，所述集成電路、所述光源和所述檢測分析系統(tǒng)被安放在其上。4.如權利要求1所述的裝置，其中所述集成電路包括時鐘電路，其產(chǎn)生時鐘信號；以及光源驅動電路，其根據(jù)所述時鐘信號驅動所述光源，以向所述樣本發(fā)射所述光脈沖。5.如權利要求1所述的裝置，其中所述集成電路包括時鐘電路，其產(chǎn)生時鐘信號；光源驅動電路，其根據(jù)所述時鐘信號驅動所述光源，以向所述樣本發(fā)射所述光脈沖；以及可變延時電路，其產(chǎn)生可變延時，所述可變延時被所述檢測分析系統(tǒng)用于檢測所述發(fā)射。6.如權利要求1所述的裝置，其中所述檢測分析系統(tǒng)包括檢測分析系統(tǒng)集成電路，其包括門控積分器，所述門控積分器生成電信號；以及信號處理器，其處理所述電信號，從而確定所述關于樣本的信息。7.如權利要求6所述的裝置，其中所述信號處理器在所述檢測分析系統(tǒng)集成電路上。8.如權利要求6所述的裝置，其中所述探測器是光電二極管。9.如權利要求1所述的裝置，其中所述探測器是光電二極管。10.如權利要求6所述的裝置，還包括襯底，所述集成電路和所述檢測分析系統(tǒng)集成電路被安放在其上。11.如權利要求1所述的裝置，其中所述檢測分析系統(tǒng)包括檢測分析系統(tǒng)集成電路，其包括時間到脈沖高度轉換器；多通道分析儀；以及信號處理器，其中所述時間到脈沖高度轉換器、所述多通道分析儀和所述信號處理器一起工作，以根據(jù)檢測到的發(fā)射確定所述關于樣本的信息。12.如權利要求11所述的裝置，其中所述多通道分析儀在所述檢測分析系統(tǒng)集成電路上。13.如權利要求11所述的裝置，其中所述多通道分析儀和所述信號處理器在所述檢測分析系統(tǒng)集成電路上。14.如權利要求2所述的裝置，還包括顯示器件，其顯示所述信息，其中所述顯示器件在所述襯底上，并且被所述外殼所包封。15.如權利要求1所述的裝置，其中所述探測器被所述外殼所包封。16.如權利要求1所述的裝置，還包括第一透鏡，用于將來自所述光源的所述光脈沖導引向所述樣本；以及第二透鏡，用于將來自所述樣本的所述發(fā)射導引向所述探測器，其中所述第一和第二透鏡被適當調準，并且被所述外殼所包封。17.一種裝置，包括光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；集成電路，其可操作以引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；光電二極管，其檢測所述發(fā)射；檢測分析系統(tǒng)，其通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及外殼，其包封所述光源、所述集成電路、所述光電二極管和所述檢測分析系統(tǒng)。18.如權利要求17所述的裝置，還包括襯底，所述集成電路和所述檢測分析系統(tǒng)被安放在其上。19.如權利要求17所述的裝置，還包括襯底，所述集成電路、所述光源和所述檢測分析系統(tǒng)被安放在其上。20.如權利要求17所述的裝置，其中所述集成電路包括時鐘電路，其產(chǎn)生時鐘信號；以及光源驅動電路，其根據(jù)所述時鐘信號驅動所述光源，以向所述樣本發(fā)射所述光脈沖。21.如權利要求17所述的裝置，其中所述集成電路包括時鐘電路，其產(chǎn)生時鐘信號；光源驅動電路，其根據(jù)所述時鐘信號驅動所述光源，以向所述樣本發(fā)射所述光脈沖；以及可變延時電路，其產(chǎn)生可變延時，所述可變延時被所述檢測分析系統(tǒng)用于檢測所述發(fā)射。22.一種裝置，包括光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；第一集成電路，其可操作以引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；光電二極管，其檢測所述發(fā)射；第二集成電路，其包括檢測分析系統(tǒng)，所述檢測分析系統(tǒng)通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及外殼，其包封所述光源、所述第一集成電路、所述第二集成電路和所述光電二極管。23.一種裝置，包括光源，其向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；探測器，其檢測所述發(fā)射；檢測分析系統(tǒng)，其通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；第一透鏡，其將來自所述光源的所述光脈沖導引向所述樣本；第二透鏡，其將來自所述樣本的所述發(fā)射導引向所述探測器；以及外殼，其包封所述光源、所述探測器、所述檢測分析系統(tǒng)、所述第一透鏡和所述第二透鏡，其中所述光源、所述探測器、所述第一透鏡和所述第二透鏡在所述外殼內被適當調準。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于測量熒光或冷光發(fā)射衰變的光電子系統(tǒng)。該光電子系統(tǒng)包括(a)光源，其是發(fā)光二極管、半導體激光器或閃光管；(b)第一集成電路，其包括至少一個電路，所述電路引起所述光源向樣本發(fā)射光脈沖，這引起來自所述樣本的熒光或冷光發(fā)射；(c)光電二極管，其檢測所述發(fā)射；(d)第二集成電路，其包括檢測分析系統(tǒng)，所述檢測分析系統(tǒng)通過分析檢測到的發(fā)射的衰變來確定關于所述樣本的信息；以及(e)外殼，其包封所述光源、所述第一集成電路、所述第二集成電路和所述光電二極管。文檔編號G01N21/64GK1793861SQ200510105859公開日2006年6月28日申請日期2005年9月29日優(yōu)先權日2004年12月22日發(fā)明者朱利恩·富凱,伊安·哈蒂卡斯特勒,若恩·P·赫賓,安妮特·C·格羅特,約翰·弗朗西斯·派特瑞拉申請人:安捷倫科技有限公司