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펄스 여기광을 생성하는 여기 광원부;상기 펄스 여기광을 시료에 조사하여 야기된 광 신호를 포집하는 시료 광학부;상기 광 신호를 광전 변환하여 아날로그 단일 광자 신호를 생성하는 광전 변환부;상기 아날로그 단일 광자 신호를 신호 샘플링하여 디지털 단일 광자 신호로 변환하는 AD 신호 변환부;상기 디지털 단일 광자 신호의 단일 광자성을 판별하여 판별 신호를 생성하고, 상기 디지털 단일 광자 신호의 펄스 시점을 계측하여 상대적인 지연 시간 정보를 갖는 지연 시간 신호를 생성하는 디지털 판별 시간 측정부; 및상기 판별 신호를 참조하여 상기 지연 시간에 따른 유효한 단일 광자 감지 이벤트를 계수하는 시간 신호 처리부를 포함하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 1 항에 있어서,상기 펄스 여기광의 펄스 생성에 관한 동기 타이밍 정보를 갖는 측정 클럭 신호와, 상기 AD 신호 변환부의 신호 샘플링 동작의 동기 타이밍 정보를 갖는 샘플 클럭 신호를 생성 및 분배하는 시스템 클럭부를 더 포함하고,상기 측정 클럭 신호 및 상기 샘플 클럭 신호는 주기적인 타이밍 신호로서 그 주기 비율이 일정한 정수를 가지며 두 신호가 서로 시간적으로 상관되는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 2 항에 있어서,상기 지연 시간은상기 측정 클럭 신호가 제공하는 동기 시점에 대한 상기 펄스 시점의 상대적 시간으로 계측되는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 2 항에 있어서,상기 측정 클럭 신호는 상기 여기 광원부가 생성하는 상기 펄스 여기광을 광전 변환하여 생성되고,상기 시스템 클럭부는상기 측정 클럭 신호와 일정한 정수의 주기 비율을 갖는 상기 샘플 클럭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 1 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 디지털 단일 광자 신호가 제공하는 펄스 크기, 펄스 폭 및 펄스 형상 중 적어도 하나를 포함하는 시간적 전압 파형의 특질을 추출하고,상기 시간적 전압 파형의 특질을 기초로 상기 단일 광자 신호의 상기 단일 광자성을 판별하여 판별 정보를 갖는 판별 신호를 생성하고,상기 단일 광자성의 판별 정보는참과 거짓, 또는 단일 광자와 비단일 광자의 두 가지 상태를 갖거나, 다 광자 감지와 단일 광자 감지와 무 광자 감지의 세 가지 상태를 갖고,상기 시간 신호 처리부는상기 판별 정보가 단일 광자성이 참인 상태 또는 단일 광자 감지의 상태인 경우 유효한 단일 광자 감지 이벤트로 간주하여 계수 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 5 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 디지털 단일 광자 신호의 펄스 피크를 추출하고, 상기 펄스 피크가 미리 설정된 유효 상한 전압 및 유효 하한 전압의 범위 내에 있으면 상기 단일 광자성을 참 또는 단일 광자 감지의 상태로 판별하고,상기 펄스 피크가 상기 유효 하한 전압 미만이면 상기 단일 광자성을 거짓 또는 무 광자 감지의 상태로 판별하고,상기 펄스 피크가 상기 유효 상한 전압을 초과하면 상기 단일 광자성을 거짓 또는 다 광자 감지의 상태로 판별하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 5 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 디지털 단일 광자 신호의 일정 시간 구간에서 얻은 시간적 전압 파형으로부터, 미리 설정된 적어도 하나의 기준 전압을 기준으로 결정한 상기 디지털 단일 광자 신호의 펄스 엣지를 추출하고,시간적으로 가장 앞선 상기 펄스 엣지와 시간적으로 가장 늦은 상기 펄스 엣지 사이의 시간 간격으로 펄스 폭을 계측하고,상기 펄스 폭이 미리 설정된 유효 상한 펄스 폭 이하이면 상기 단일 광자성을 참 또는 단일 광자 감지의 상태로 판별하고,상기 펄스 폭이 상기 유효 상한 펄스 폭을 초과하면 상기 단일 광자성을 거짓 또는 다 광자 감지의 상태로 판별하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 1 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 디지털 단일 광자 신호가 제공하는 펄스 크기, 펄스 엣지 및 펄스 형상 중 적어도 하나를 포함하는 시간적 전압 파형의 특질을 추출하고,상기 시간적 전압 파형의 특질로부터 상기 광전 변환부에 의해 상기 광 신호가 감지된 상대적 시점으로서 펄스 시점을 계측하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 8 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는 상기 디지털 단일 광자 신호의 펄스 피크를 추출하고,상기 펄스 피크의 전압에 미리 설정된 일정률을 곱하여 얻은 일정률 전압치를 기준으로 상기 디지털 단일 광자 신호의 상승 또는 하강 펄스 엣지를 찾고 상기 상승 또는 하강 펄스 엣지의 시점을 추출하여 상기 펄스 시점으로 삼는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 9 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는 상기 펄스 피크 또는 펄스 엣지에 시간적으로 인접한 상기 디지털 단일 광자 신호의 데이터를 내삽 또는 커브 피팅 처리하여 상기 펄스 피크의 전압 또는 엣지 시점을 추출하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 8 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 디지털 단일 광자 신호의 전압 파형을 가중치로 삼는 시간합으로부터 구한 시간 평균치 또는 펄스의 중심 시점을 계산하고,상기 중심 시점을 상기 펄스 시점으로 삼는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 1 항, 제 5 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 디지털 단일 광자 신호를 상기 펄스 시점을 원점 삼아 재설정한 시간에 관한 함수로서 재정렬된 디지털 단일 광자 신호를 얻고,재설정된 시간에 관한 함수로서 한계 마스크의 상한과 하한을 설정하고, 재정렬된 상기 디지털 단일 광자 신호를 상기 한계 마스크의 상한과 하한과 비교하여, 상기 디지털 단일 광자 신호의 크기가 기준 수 이상의 데이터 포인트에서 상기 한계 마스크의 범위 내에 있으면 상기 단일 광자성을 참 또는 단일 광자 감지의 상태로 판별하고,상기 디지털 단일 광자 신호의 크기가 기준 수 이상의 데이터 포인트에서 상기 한계 마스크의 하한 미만이면 상기 단일 광자성을 거짓 또는 무 광자 감지의 상태로 판별하고,상기 디지털 단일 광자 신호의 크기가 기준 수 이상의 데이터 포인트에서 상기 한계 마스크의 상한을 초과하면 상기 단일 광자성을 거짓 또는 다 광자 감지의 상태로 판별하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 1 항에 있어서,상기 광전 변환부가 출력하는 상기 단일 광자 신호를 미리 설정된 시간적 펄스 형상으로 전환하여 상기 AD 신호 변환부에 출력하는 펄스 형상 전환부를 더 포함하고,상기 형상 전환된 상기 단일 광자 신호의 신호 전압은그 직류 성분의 전압치를 가로질러 지나치는 펄스의 중심 영역을 갖고,상기 중심 영역에서 신호 전압이 일정한 전압 변화율로 선형적으로 증가하거나 감소하는 펄스 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 13 항에 있어서,상기 펄스 형상 전환부는상기 단일 광자 신호를 둘로 분배하는 신호 분배기와, 분배된 신호 중 어느 하나를 지연시키는 신호 지연기와, 다시 이 두 신호를 결합하는 신호 결합기로 구성되며, 상기 단일 광자 신호를 분기하였다가 신호 지연을 갖고 다시 결합하고,상기 신호 분배기 및 상기 신호 결합기 중 어느 하나는 분배 또는 결합되는 신호들 가운데 하나의 신호 위상을 180도 전환하여 신호의 전압 극성이 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 13 항에 있어서,상기 디지털 판별 시간 측정부는상기 형상 전환된 상기 단일 광자 신호가 신호 변환된 디지털 단일 광자 신호로부터 직류 성분 전압을 계측하고,상기 디지털 단일 광자 신호의 상기 중심 영역에서 상기 직류 성분 전압을 기준으로 결정한 펄스 엣지인 중심 엣지를 찾고,상기 중심 엣지 시점을 상기 펄스 시점으로 삼는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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제 1 항 및 제 5 항에 있어서,상기 여기 광원부 또는 상기 시료 광학부는 상기 펄스 여기광 또는 상기 광신호의 광학적 세기를 조절할 수 있는 조절 수단을 갖고,상기 시간 신호 처리부는일정한 시간 동안 단일 광자 감지의 상태로 나타나는 판별 신호의 빈도로서 단일 광자율을 계측하거나,일정한 시간 동안 무 광자 감지 또는 다 광자 감지의 상태로 나타나는 판별 신호의 빈도로서 무 광자율 또는 다 광자율을 계측하고,상기 조절 수단은상기 단일 광자율, 무 광자율 또는 다 광자율이 미리 설정된 범위 내에 있도록 상기 광 신호의 광학적 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 시분해 단일 광자 계수 장치
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