基于SPAD的門控型熒光壽命圖像傳感器的研究的開題報告一、研究背景和意義熒光壽命圖像傳感器（FDC）是一種集成了熒光壽命時間解析和圖像采集的新型成像技術(shù)。傳統(tǒng)成像技術(shù)只能得到物體的空間信息，而FDC不僅可以獲取樣品的形態(tài)、分布等空間信息，同時可以對樣品內(nèi)部分子發(fā)生熒光現(xiàn)象的時間及時進行解析，獲得更加豐富的樣品信息，因此在生物醫(yī)學研究、化學反應動力學研究、材料科學等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。當前FDC的主要成像原理包括點掃描型和線掃描型，但其缺點是像素的讀出時間長，同時需要較大的像素面積，導致圖像空間分辨率不高。為了提高FDC的空間分辨率以及像素的讀出速度，近年來提出了一種基于單光子雪崩二極管（SPAD）的門控型熒光壽命圖像傳感器。SPAD是一種結(jié)構(gòu)簡單、響應速度快、噪聲低、單光子檢測效率高的光電傳感器，因此可以用于實現(xiàn)高速、高精度的FDC成像，從而滿足某些應用場景的需求。針對這種門控型熒光壽命圖像傳感器的研究對于提高FDC的成像質(zhì)量和速度具有重要意義。二、研究內(nèi)容和技術(shù)路線本研究旨在設計和實現(xiàn)基于SPAD的門控型熒光壽命圖像傳感器，并采用該技術(shù)進行生物醫(yī)學成像的實驗驗證。具體研究內(nèi)容包括：1.SPAD的物理特性研究及SPAD陣列的設計；2.門控熒光壽命成像模式設計；3.基于SPAD的門控型熒光壽命圖像傳感器電路設計與實現(xiàn)；4.傳感器性能測試與分析，并進行實驗驗證。技術(shù)路線如下：1.學習SPAD的基本物理原理，研究SPAD的響應時間、檢測效率、暗計數(shù)等特性，并設計符合需要的SPAD陣列；2.根據(jù)門控熒光壽命成像的原理，設計成像模式，包括單點成像模式和面成像模式；3.設計基于SPAD陣列的門控型熒光壽命圖像傳感器電路，包括SPAD陣列驅(qū)動電路、熒光時間門控電路和成像電路；4.針對設計的傳感器進行性能測試和分析，并進行實驗驗證。三、研究預期成果本研究成功實現(xiàn)基于SPAD的門控型熒光壽命圖像傳感器，并完成相關(guān)的性能測試和實驗驗證。具體預期成果包括：1.設計完成符合要求的SPAD陣列；2.建立門控熒光壽命成像模式設計方案；3.實現(xiàn)基于SPAD的門控型熒光壽命圖像傳感器電路設計方案；4.完成傳感器性能測試和分析，包括讀出速度、信噪比、空間分辨率等指標；5.成功應用該技術(shù)進行生物醫(yī)學成像實驗。四、研究實施計劃階段時間主要工作11-3月學習SPAD的物理原理、研究SPAD陣列設計方案；24-6月設計門控熒光壽命成像模式，并完成門控熒光壽命圖像傳感器電路設計方案；3