直流微电流测量的研究进展

李爽玉，冯荣尉，贾冬宇

（北京东方计量测试研究所，北京 100094）

0 引言

微弱信号不仅指的是幅度很小的信号，更指的是淹没在噪声中难以提取出的信号。对淹没在背景噪声中的微弱信号利用电子学和信号处理的方法进行测量，即微弱信号检测。直流微电流也属于微弱信号，一方面指的是其值小于10-6A 的电流，另一方面指的是淹没在噪声之下的电流信号[1-2]。在直流微电流检测的过程中，前置放大器在整个测试系统中的十分重要，其噪声特性和增益对测试性能具有很大的影响[3]。该项研究不但涉及电子学、仪器仪表学、电化学等，而且在医学治疗、资源探测等领域都具有非常广泛的应用[4]。

在生物技术领域，膜片钳技术作为现代细胞电生理研究的基本方法，广泛应用在神经科学、细胞生物学等多学科领域研究，是一种对膜片上的离子通道的皮安级离子电流进行检测记录的方法。重离子肿瘤治疗是当前最理想的放疗方式，通过对辐照剂量的实时测量和监控可以保证对健康组织的影响最小，此时需要通过对积分电离室输出的电流信号进行测量，其输出电流为纳安级别。

在空间探测过程中，影响航天器长寿命、高可靠性的重要因素之一是空间辐射环境，辐射环境也会造成航天员损伤。在辐射探测领域，大多数都是将辐射信号转变为直流微电流，进而捕捉、测量、处理和分析。空间辐射测量中，探测器单元输出的为直流微电流，其幅度一般在0.1 pA～10 μA[5]。……