一種量子點嵌入式光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種量子點嵌入式光譜儀，其特點是量子點探測器由PCB基板采用一空四線硅穿孔與讀出電路的對接組成小型封裝結(jié)構(gòu)，讀出電路分別與預(yù)處理模塊和時序驅(qū)動電路連接，預(yù)處理模塊與A/D轉(zhuǎn)換和FPGA處理器依次串接后與時序驅(qū)動電路連接，F(xiàn)PGA處理器串接WiFi模塊后與APP手機終端連接。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有高靈敏度、高信噪比和大響應(yīng)率，對量子點進行調(diào)控組成不同波長的探測陣列，使量子點能夠探測到1.5um或更大波長的范圍，可在及其微弱光的條件下完成光譜數(shù)據(jù)采集，大大減小了布板面積以及功耗，通過WIFI傳輸?shù)绞謾CAPP進行光譜數(shù)據(jù)的顯示和處理，滿足了智能化、小型化和輕量化的需求。
【專利說明】
_種量子點嵌入式光譜儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種量子點嵌入式光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜儀器是用來研究和分析物質(zhì)的光譜的裝置，它的基本功能是測定所研宄的物質(zhì)吸收、發(fā)射、散射或者受激發(fā)射的光譜組成，包括它的波長和強度等。光譜技術(shù)利用光線在被測樣品內(nèi)部的吸收、反射及散射特征來實現(xiàn)對樣品參數(shù)的檢測，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、科技農(nóng)業(yè)、軍事分析以及工業(yè)流程監(jiān)控等領(lǐng)域，特別是食品安全、環(huán)境和生物監(jiān)測等大量民用光譜儀的需求正在不斷增長。隨著微型光譜儀的發(fā)展，對于微弱光的探測收到越來越多的挑戰(zhàn)，研究一種新型的光譜儀，成為各國科研人員研究的熱點。
[0003]目前，微型光譜儀都采用硅材料CCD或CMOS陣列探測器，其探測范圍一般在1000nm左右，不能在及其微弱光的條件下完成光譜數(shù)據(jù)采集，加上讀取速度較慢以及探測能力和響應(yīng)的靈敏度較低，不能滿足測試條件比較苛刻的探測環(huán)境，使得光譜技術(shù)的應(yīng)用范圍受到很大的制約。此外，量子點探測器由于器件較多，容易產(chǎn)生熱量而影響探測器性能，尤其數(shù)據(jù)采用USB進行有線傳送，在空間上阻礙了數(shù)據(jù)的收集。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計的一種量子點嵌入式光譜儀，采用n-1-n型量子點光電探測器和一空四線硅穿孔小型封裝技術(shù)，對量子點進行調(diào)控組成不同波長的探測陣列，使量子點能夠探測到1.5 um或更大波長的范圍，可在及其微弱光的條件下完成光譜數(shù)據(jù)采集，不但提高器件的靈敏度，降低了 25%功耗，而且還能通過WIFI傳輸數(shù)據(jù)到手機APP進行光譜數(shù)據(jù)顯示和處理，進一步拓寬了光譜的工作范圍，提高了測量精度、靈敏度和讀出速度，結(jié)構(gòu)緊湊，抗環(huán)境溫度、壓力變化的性能好，尤其滿足了環(huán)保、野外、現(xiàn)場檢測以及星載分析檢測的智能化、小型化和輕量化的需求。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種量子點嵌入式光譜儀，包括光學(xué)系統(tǒng)、量子點探測器、讀出電路、預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換、FPGA處理器、時序驅(qū)動電路，其特點是讀出電路由PCB基板采用一空四線硅穿孔的連接方式與量子點探測器的探測陣列對接，組成16mmX12mm X 5mm的小型封裝結(jié)構(gòu)，封裝后的讀出電路分別與預(yù)處理模塊和時序驅(qū)動電路連接，預(yù)處理模塊與A/D轉(zhuǎn)換和FPGA處理器依次串接后與時序驅(qū)動電路連接，F(xiàn)PGA處理器串接WiFi模塊后與APP手機終端連接，被測光源經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)的光柵分光，量子點探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后由PCB基板接入讀出電路，讀出電路由時序驅(qū)動電路產(chǎn)生的時序信號控制量子點探測器的探測陣列讀出，讀出數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理模塊的信號放大和濾波后輸入A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸入FPGA處理器并通過WiFi模塊傳輸?shù)紸PP手機終端，由APP手機終端對光譜數(shù)據(jù)進行顯示和處理。
[0006]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有高靈敏度、高信噪比、大響應(yīng)率和讀出速度快的優(yōu)點，對量子點進行調(diào)控組成不同波長的探測陣列，使量子點能夠探測到1.5 um或更大波長的范圍，可在及其微弱光的條件下完成光譜數(shù)據(jù)采集，進一步拓寬了光譜的工作范圍，提高了測量精度、靈敏度和讀出速度，小型封裝結(jié)構(gòu)利用一空四線硅穿孔技術(shù)，大大減小了布板面積以及功耗，結(jié)構(gòu)緊湊，通過WIFI傳輸數(shù)據(jù)到手機APP進行光譜數(shù)據(jù)顯示和處理，滿足了智能化、小型化和輕量化的需求。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0008]圖2為封裝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為一孔四線硅穿孔結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]參閱附圖1，本實用新型由光學(xué)系統(tǒng)1、量子點探測器2、讀出電路4、預(yù)處理模塊6、A/D轉(zhuǎn)換7、WiFi模塊8、APP手機終端9、FPGA處理器10和時序驅(qū)動電路11組成，所述量子點探測器2采用n-1-n型量子點且以量子點中子能級和量子點大小調(diào)節(jié)成不同波長的探測陣列，實現(xiàn)更廣光譜范圍的探測;所述量子點探測器2由PCB基板3采用一空四線的硅穿孔技術(shù)與讀出電路4對接，組成16mm X 12mm X 5mm的小型封裝結(jié)構(gòu)5，封裝后的讀出電路4分別與預(yù)處理模塊6和時序驅(qū)動電路11連接，預(yù)處理模塊6與A/D轉(zhuǎn)換7和FPGA處理器10依次串接后接入時序驅(qū)動電路11，F(xiàn)PGA處理器10由WiFi模塊8與APP手機終端9連接。
[0011]參閱附圖2，所述小型封裝結(jié)構(gòu)5的頂層為量子點探測器2的探測陣列，底層為讀出電路4，中間層是用來連接讀出電路4與量子點探測器2的PCB基板3，量子點探測器2由PCB基板3采用一空四線的娃穿孔技術(shù)與讀出電路4對接，組成16mmX12mmX5mm的小型封裝結(jié)構(gòu)5。
[0012]參閱附圖3，所述對接采用一空四線硅穿孔連接方式，實現(xiàn)一個孔連接四個像元，大大減小的布板面積和降低了功耗。
[0013]本實用新型是這樣工作的:將鹵素燈照射到光學(xué)系統(tǒng)I，被測光源經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)I的光柵分光，照射到量子點探測器2的探測陣列上，量子點探測器2將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后由PCB基板3接入讀出電路4，讀出電路4由時序驅(qū)動電路11產(chǎn)生的時序信號控制量子點探測器2的探測陣列讀出，讀出數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理模塊6的信號放大和濾波后輸入A/D轉(zhuǎn)換7，A/D轉(zhuǎn)換7將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后接入FPGA處理器10并由WiFi模塊8傳輸?shù)紸PP手機終端9，由APP手機終端9對光譜數(shù)據(jù)進行存儲、顯示和處理。
[0014]以上只是對本實用新型作進一步的說明，并非用以限制本專利的實施應(yīng)用，凡為本實用新型等效實施，均應(yīng)包含于本專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種量子點嵌入式光譜儀，包括光學(xué)系統(tǒng)(I)、量子點探測器(2)、讀出電路(4)、預(yù)處理模塊(6)、A/D轉(zhuǎn)換(7)、FPGA處理器(10)、時序驅(qū)動電路(11)，其特征在于讀出電路(4)由PCB基板(3)采用一空四線硅穿孔的連接方式與量子點探測器(2)的探測陣列對接，組成16mm X 12_ X 5mm的小型封裝結(jié)構(gòu)(5)，封裝后的讀出電路(4)分別與預(yù)處理模塊(6)和時序驅(qū)動電路(11)連接，預(yù)處理模塊(6 )與A/D轉(zhuǎn)換(7 )和FPGA處理器(1 )依次串接后與時序驅(qū)動電路(11)連接，F(xiàn)PGA處理器(10)串接WiFi模塊(8)后與APP手機終端(9)連接，被測光源經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)(I)的光柵分光，量子點探測器(2)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后由PCB基板(3)接入讀出電路(4)，讀出電路(4)由時序驅(qū)動電路(11)產(chǎn)生的時序信號控制量子點探測器(2)的探測陣列讀出，讀出數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理模塊(6)的信號放大和濾波后輸入A/D轉(zhuǎn)換(7)，A/D轉(zhuǎn)換(7)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由FPGA處理器(10)通過WiFi模塊(8)傳輸?shù)紸PP手機終端(9)，由APP手機終端(9)對光譜數(shù)據(jù)進行顯示和處理。
【文檔編號】G01N21/25GK205538649SQ201620036157
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月15日
【發(fā)明人】郭方敏, 陸海東, 張淑驊, 沈建華, 羅樂
【申請人】華東師范大學(xué)