Автономный модуль TCSPC с интерфейсом USB PicoHarp 300

PicoHarp 300 – это высококачественная, простая в использовании система подсчета одиночных фотонов с временной корреляцией (TCSPC). Подключается к ПК через интерфейс USB 2.0. Высокое качество и надежность PicoHarp 300 подтверждаются уникальной 5-летней ограниченной гарантией.

Независимые каналы, разрешение 4 пс

Особый подход к проектированию обеспечивает идентичные и синхронизированные, но независимые входные каналы. Их можно использовать как входы детектора для экспериментов по корреляции совпадений или как пару входов запуска и остановки для TCSPC. Это позволяет выполнять прямой запуск-остановку даже при полной частоте повторения лазеров с блокировкой режимов со стабильной частотой повторения до 84 МГц. Возможность многократной остановки PicoHarp позволяет проводить эксперименты с низкой частотой повторения. Конструкция обеспечивает высокую скорость измерений до 10 миллионов отсчетов в секунду и обеспечивает высокостабильное разрешение по времени, откалиброванное кристаллом, равное 4 пс. Временное разрешение прибора хорошо соответствует даже самым быстрым детекторам, доступным в настоящее время: детекторам SPAD серии PDM или микроканальным пластинчатым фотоумножителям (MCP). Оба входных канала оснащены дискриминаторами постоянной доли (CFD), чувствительными к падающему фронту.

Регулируемая задержка в канале синхронизации

Канал синхронизации PicoHarp 300 даже имеет внутреннюю регулируемую задержку в диапазоне ± 100 нс при разрешении 4 пс. Эта уникальная функция устраняет необходимость в специально подобранных длинах кабелей или задержках кабелей для различных экспериментальных установок.

Работа в качестве таймера

PicoHarp 300 - Снимок экрана онлайн-режима correlatorA с временной меткой для записи отдельных фотонных событий с указанием времени их прибытия по обоим каналам доступен в качестве опции, что позволяет проводить наиболее сложный автономный анализ динамики фотонов. Данные TTTR могут быть сопоставлены в режиме реального времени для мониторинга экспериментов FCS со скоростью счета до 500 000 отсчетов в секунду. Сигналы внешних маркеров могут использоваться для синхронизации устройства с другим оборудованием, таким как сканеры, например, для получения изображений с сохранением флуоресценции (FLIM). В режиме TTTR PicoHarp 300 также может использоваться в качестве универсального таймера событий, например, для спутниковой лазерной дальнометрии (SLR).

Многоканальная маршрутизация

В качестве аксессуаров доступны внешние маршрутизаторы, такие как PHR 800, для подключения до четырех детекторов. Каждый канал маршрутизатора включает внутреннюю регулируемую задержку в диапазоне ± 8 нс при разрешении 4 пс для настройки относительных задержек. Внешним оборудованием, таким как монохроматоры, можно управлять через CAN или последовательную шину (в настоящее время поддерживаются: Sciencetech 9030, Sciencetech 9055, Acton Research SP-2155 и Acton Research SP-275).

Технические характеристики:

Дополнительный режим с временной меткой и разрешением по времени (TTTR) позволяет записывать отдельные события подсчета непосредственно на жесткий диск или в память компьютера. Время каждого фотона фиксируется как запись события без какого-либо предварительного сокращения данных (например, при формировании гистограмм на борту). Этот режим особенно интересен там, где необходимо углубленно исследовать динамику процесса флуоресценции. Наличие полной временной информации позволяет идентифицировать вспышки фотонов, что имеет большое значение, например, для спектроскопии отдельных молекул (SMS) в потоке жидкости. Другими типичными областями применения являются корреляционная спектроскопия флуоресценции (FCS) и измерения времени жизни пакетной интегрированной флуоресценции (BIFL). Вместе с соответствующим контроллером сканирования режим TTTR также подходит для получения изображений со сверхбыстрой флуоресценцией в течение всего срока службы (FLIM) с неограниченным размером изображения. Приложения, помимо флуоресцентной спектроскопии, применяются, например, в квантовой оптике и связанных с ней базовых исследованиях.PicoHarp 300 на самом деле поддерживает два разных режима временной маркировки: режим T2 и режим T3. Они немного отличаются по использованию входных каналов, и с помощью подходящего режима можно охватить очень широкий спектр применений.

Режим T2

В режиме T2 оба сигнальных входа PicoHarp 300 функционально идентичны. Выделение одного канала для сигнала синхронизации отсутствует. Обычно оба входа используются для подключения детекторов фотонов. События из обоих каналов записываются независимо и обрабатываются одинаково. В каждом случае генерируется запись события, содержащая информацию о канале, из которого оно поступило, и времени прибытия события относительно общего начала измерения. Если временная метка переполняется, в поток данных вставляется специальная запись маркера переполнения, так что при обработке потока данных теоретически бесконечный промежуток времени может быть восстановлен с полным разрешением. Время простоя существует только внутри каждого канала (тип 90 нс), но не по всем каналам. Следовательно, взаимные корреляции могут быть рассчитаны с точностью до нулевого времени задержки. Это позволяет реализовать новые мощные приложения, такие как FCS, со временем задержки от пикосекунд до часов с помощью одного прибора. Автокорреляции также могут быть рассчитаны с полным разрешением, но, конечно, только начиная с времени задержки, превышающего время ожидания.

Режим T3

Режим T3 специально разработан для использования периодических сигналов синхронизации от лазеров с блокировкой режимов с высокой частотой повторения до 84 МГц. В этом режиме для сигнала синхронизации выделен один канал. Что касается экспериментальной установки, то она аналогична классической TCSPC в режиме гистограммирования. В дополнение к пикосекундному времени запуска-остановки события помечаются по времени относительно начала эксперимента. Временная метка получается простым подсчетом синхроимпульсов. Таким образом, из записей событий режима T3 можно точно определить, к какому периоду синхронизации относится событие photon. Поскольку период синхронизации также известен точно, это, кроме того, позволяет реконструировать время прибытия фотона по отношению к общему времени эксперимента. Измерения в режиме T3 всегда неявно предоставляют информацию о маршруте, если используется маршрутизатор, такой как PHR 800. Если счетчик переполняется, в поток данных вставляется специальная запись маркера переполнения, так что при обработке потока данных может быть восстановлен теоретически бесконечный промежуток времени. Поскольку существует только один фотонный канал, могут быть рассчитаны только автокорреляции (если не используется маршрутизатор).

Внешние маркеры событий

Оба режима TTTR поддерживают запись событий внешних маркеров, которые могут подаваться на прибор в виде сигналов TTL, например, через переднюю панель PHR 800. Эти события записываются как часть потока данных TTTR. Это позволяет точно синхронизировать измерение TTTR практически с любым экспериментом. Наиболее важными приложениями этой функции являются визуализация FLIM и FRET. Эта концепция используется в ультрасовременном микроскопе MicroTime 200 с временным разрешением.

Поддержка программного обеспечения

Программное обеспечение для сбора данных, поставляемое с прибором, поставляется с богатым набором демонстрационных программ, которые позволяют пользователям писать свои собственные программы анализа и отображения данных TTTR. Пользователи, предпочитающие использовать стандартные алгоритмы анализа данных "из коробки", могут захотеть рассмотреть мощный программный пакет SymPhoTime 64. Он реализует широкий спектр современных алгоритмов анализа для FLIM, FCS и FRET, и это лишь некоторые из них. Анализ корреляций фотонов, например, для определения корреляции совпадений или подсчета совпадений, лучше всего выполнять с помощью программного пакета QuCoa.