Масштабируемый многоканальный таймер событий и модуль TCSPC MultiHarp 160

MultiHarp 160 разработан как подключаемый таймер событий и устройство коррелированного по времени счета одиночных фотонов (TCSPC), которое оптимизировано для приложений, требующих большого количества быстрых и точных каналов синхронизации. Высокое качество и надежность MultiHarp 160 подтверждаются нашей уникальной 5-летней ограниченной гарантией.

Масштабируемость до 64 входных каналов

Количество входных каналов можно масштабировать в соответствии с вашими потребностями (подпадает под действие патента DE 10 2008 004 549): основное устройство (MultiHarp 160 M) обеспечивает 16 из них и может быть расширено до трех дополнительных устройств (MultiHarp 160 X). Каждый модуль расширения добавляет 16 каналов к таймеру событий, таким образом предоставляя выбор из 16, 32, 48 или 64 синхронизированных входных каналов. MultiHarp 160 M также оснащен каналом синхронизации в качестве опорного сигнала синхронизации для всех 16-64 входных каналов. Этот канал синхронизации поддерживает частоту синхронизации до 1,2 ГГц для периодической синхронизации. Данные со всех входных каналов объединяются в единый поток данных, доступный через интерфейс USB 3.0. Никаких дополнительных инструментов синхронизации не требуется.

Все каналы MultiHarp 160, включая общий вход синхронизации, могут использоваться в качестве входов детектора, например, для корреляции совпадений или подсчета совпадений. MultiHarp 160 также идеально подходит для выполнения TCSPC с несколькими детекторами с использованием прямого режима старт-стоп. Здесь общий канал синхронизации обеспечивает синхронизацию с источником возбуждения.

Быстрое и точное определение времени проведения мероприятия

Умно спроектированные преобразователи времени в цифру MultiHarp 160 (базовое разрешение 5 пс, время простоя <650 пс) позволяют в полной мере использовать ограничения скорости счета при коррелированном по времени подсчете одиночных фотонов без необходимости идти на компромисс по временному разрешению для многих современных детекторов одиночных фотонов. Благодаря сверхкороткому времени простоя несколько фотонов за цикл возбуждения могут быть обнаружены даже при самой высокой частоте повторения, достижимой современными пикосекундными импульсными лазерами (требуется детектор из серии PMA Hybrid).

Каждый входной канал также имеет легкодоступные настройки параметров, которые включают параметры запуска, а также программируемые временные смещения и время ожидания.

Многофункциональные встроенные фильтры событий

MultiHarp 160 оснащен настраиваемыми пользователем встроенными фильтрами событий для эффективного уменьшения размеров файлов и объема данных, отправляемых через интерфейсы передачи данных (USB, внешний интерфейс FPGA).

Интерфейс передачи данных для внешних плат FPGA

Для приложений с высокой скоростью счета на нескольких входных каналах скорость считывания данных и / или скорость обработки данных компьютером является основным узким местом. Это узкое место можно обойти, уменьшив размер данных, отправляемых на компьютер. Такое сокращение данных выполняется, например, в режиме гистограммирования MultiHarp 160, где гистограммы TCSPC, отправляемые на компьютер, вычисляются на основе времени поступления входных сигналов самим оборудованием.

Для обеспечения максимально возможной гибкости доступ к потоку данных с временной меткой MultiHarp 160 может осуществляться внешней платой FPGA через специальный интерфейс FPGA. Таким образом, метод предварительной обработки данных может быть адаптирован к конкретному приложению.

Технические характеристики:

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, например, 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 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. Приложениями, выходящими за рамки флуоресцентной спектроскопии, являются, например, анализ временных интервалов, квантовая оптика и связанные с ними базовые исследования. MultiHarp 160 фактически поддерживает два разных режима временной маркировки, режим T2 и режим T3 - концепция, первоначально представленная в предыдущих продуктах серии Harp. Они немного отличаются по использованию входных каналов. Используя подходящий режим, можно охватить очень широкий спектр применений.

Режим T2

В режиме T2 все сигнальные входы MultiHarp 160 функционально идентичны. Нет выделения одного канала для сигнала синхронизации. Все входы могут использоваться для подключения фотонных детекторов. События со всех каналов записываются независимо и обрабатываются одинаково. В каждом случае генерируется запись события, содержащая информацию о канале, с 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, но не между каналами. 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 импульсных лазеров с высокой частотой повторения до 1,2 ГГц. Этот сигнал подключается к выделенному каналу синхронизации. Что касается экспериментальной установки, то она аналогична классической TCSPC в режиме гистограммирования. В дополнение к пикосекундному времени запуска-остановки записывается номер канала, и каждое событие помечается по времени относительно начала эксперимента. Временная метка получается простым подсчетом синхроимпульсов. Таким образом, из записей событий в режиме 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. Если счетчик переполняется, в поток данных вставляется специальная запись маркера переполнения, так что при обработке потока данных может быть восстановлен теоретически бесконечный промежуток времени.

Внешние маркеры событий

MultiHarp 160 поддерживает запись до четырех событий внешних маркеров в режимах TTTR, которые могут подаваться на прибор в виде сигналов TTL через соответствующий разъем SubD. Эти события записываются как часть потока данных TTTR. Это позволяет точно синхронизировать измерение TTTR практически с любым экспериментом, например, с перемещением пьезосканеров для приложений визуализации или с переключением электрооптических модуляторов.

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 QuCoa для корреляции совпадений и расширенного анализа совпадений или SymPhoTime64 для широкого спектра анализов флуоресценции с временным разрешением.