一、光电倍增管（PMT）

PMT可以将微弱荧光信号转换成电信号并进行放大的真空电子器件。其工作原理为：当光阴极接收到荧光信号时向真空中发射出光电子，进入多个串联的倍增系统，倍增后的电子从阳极被收集以光电流方式输出。

PMT具有极高灵敏度，通常放大倍数可达  。另外PMT还具有相应快速(  )、高信噪比等优点。

图2、光电倍增管

虽然PMT具有较多优点，但是信号线性度差、体积相对较大、价格昂贵的缺点限制了其在便携式核酸检测系统中的应用。虽然可以通过单个PMT对各个通道扫描实现多通道检测，但是增加了需要移动的机械装置，不利于仪器集成化。

二、光电二极管（PD）

PD可将荧光信号转换为电信号的半导体器件，与普通半导体二极管类似，其核心为PN结，但该PN结具有光敏特性。在反相电压作用下，无外界光照时PN结处于截止状态，电流非常微弱称之为暗电流；有荧光信号时，反向电流随之增大，可达几十微安，称之为光电流。荧光信号越强，光电流也越大。

图3、光电二极管

光电二极管与PMT相比，虽然感光面积小、内部通常无增益或增益较小（雪崩光电管的增益一般为100-1000）导致灵敏度相对低，但其具有信号响应线性度良好、量子效率高、响应频率宽、外形小巧、价格实惠等优点，因而越来越多的被应用于荧光检测仪器中，尤其是便携式设备中。 

三、电荷耦合器件（CCD）

CCD可将荧光信号输出为数字信号的图像传感器，其内部具有光电转换作用的半导体器件，原理与PD一样，输出信号与荧光信号强度及曝光时间成正比。

CCD通常可用于350-1000nm波段的光学信号检测，从功能上分为线阵CCD和面阵CCD两大类。

其优点为检测精度高、光谱响应宽、量子效率高等，因此有学者将CCD图像传感器作为荧光生物传感器的检测器。

图4、电荷耦合器件

但CCD对光强分辨率低、背景信号高，同时内部由于热激励载流子产生暗电流，在温度较高的环境中，暗电流较大难以区分背景信号和荧光信号，从而影响检测精度。 

目前在实验室内使用的商业化PCR仪通常采用灵敏度较高的PMT作为荧光信号检测器，而便携式设备中通常采用小巧实惠的PD作为检测器。