生物医学光子学光子测试技术.ppt

第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日4.1Lightsource4.2Photoelectronicdetector4.3Technologiesformeasuringweaklight4.4DirectmethodsformeasuringopticalpropertiesoftissueChapter4MeasurementtechnologiesinBiomedicalphotonics第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日Chapter4MeasurementtechnologiesinBiomedicalphotonics§4.1Lightsources§4.1.1光源的分类ContinuouswavelengthMonochromaticlightsource§4.1.2生物医学检测、临床诊断和治疗中的激光器第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日Continuouswavelength§4.1Lightsource(1)白炽灯钨丝加热。发射的是连续光谱在可见光谱段中部和黑体辐射曲线仅相差0.5%在整个光谱段内和黑体辐射曲线平均相差也不过2%。§4.1.1光源的分类第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日§4.1Lightsource(2)卤钨灯（Halogenlamp）通过上述的卤钨循环过程延长了灯泡的寿命，提高灯的色温并可提高发光效率。第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日§4.1Lightsource(3)氘灯（Deuteriumlamp）阴极被加热后发射电子，电子由于受阳极电压的加速作用不断与气体高速碰撞，氘原子获得能量，从而使氘原子内层电子跃迁到高能级，处于激发态的氘原子返回到低能级时将发射光子第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日§4.1Lightsource优点缺点应用白炽灯价格低、寿命也较长钨的熔点只有3680K，增加钨的工作温度导致钨的蒸发，使寿命降低光电测量中最常用的光源之一卤钨灯（Halogenlamp）控制了温度，则卤钨灯的波长和能量均稳定，价格较低，能量低，尺寸也较大。适用波长范围是320～1100nm。氘灯（Deuteriumlamp）连续和稳定的紫外辐射寿命有限，例如国产氘灯的寿命仅五百小时左右。波长范围是195～400nm。§4.1.1光源的分类第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日§4.1Lightsource材料GaInNInGaAIP/GaAsGaAlPGaAlAs/GaAsGaP/GaPGaAlAsGaAs波长（nm）370，450，525562，574644660700880940表4-1发光二极管材料和发射波长准单色和单色光源：LEDLED：发光二极管由一个PN结组成。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。能量约等于禁带宽度强度可以通过调控电压（所加电流）调节。一般工作电压2-3.6V，工作电流0.02-0.03A，使用寿命可达10万小时。第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日§4.1LightsourceLED材料材料化学式颜色铝砷化镓砷化镓砷化镓磷化物磷化铟镓铝磷化镓（掺杂氧化锌)AlGaAsGaAsPAlGaInPGaP:ZnO红色及红外线铝磷化镓铟氮化镓/氮化镓磷化镓磷化铟镓铝铝磷化镓InGaN/GaNGaPAlGaInPAlGaP绿色磷化铝铟镓砷化镓磷化物磷化铟镓铝磷化镓GaAsPAlGaInPAlGaInPGaP高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色磷砷化镓GaAsP红色，橘红色，黄色磷化镓硒化锌铟氮化镓碳化硅GaPZnSeInGaNSiC红色，黄色，绿色氮化镓(GaN)绿色，翠绿色，蓝色铟氮化镓InGaN近紫外线，蓝绿色，蓝色碳化硅(用作衬底)SiC蓝色硅(用作衬底)Si蓝色蓝宝石(用作衬底)Al2O3蓝色硒化锌ZnSe蓝色钻石C

紫外线氮化铝,氮