Многоканальный таймер событий с высокой пропускной способностью и блок TCSPC MultiHarp 150

MultiHarp 150 – это простое в использовании многоканальное устройство с таймером событий "подключи и играй" и коррелированным по времени счетчиком одиночных фотонов (TCSPC). Чрезвычайно быстрая обработка сигнала обеспечивает превосходную пропускную способность данных через интерфейс USB 3.0. MultiHarp 150 – компактное, надежное устройство, высокое качество которого подтверждается нашей уникальной 5-летней ограниченной гарантией. Недавно опубликованная статья М. Валя и др. (предварительная печать на arXiv) демонстрирует конструктивные особенности, а также результаты тестов и приложений для высокоскоростных приложений обработки изображений со спектральным разрешением.

Несколько входных каналов, исключительная гибкость

MultiHarp 150 доступен с 4, 8 или 16 идентичными каналами обнаружения, которые синхронизированы, но независимы, и базовым разрешением 5 пс (P) или 80 пс (N). Каждая модель также оснащена одним общим входом синхронизации. Все каналы, включая вход синхронизации, могут использоваться в качестве входов детектора, например, для корреляции совпадений или подсчета совпадений. MultiHarp 150 также идеально подходит для выполнения TCSPC с несколькими детекторами с использованием прямого режима старт-стоп. Здесь общий канал синхронизации обеспечивает синхронизацию с источником возбуждения.

Сверхкороткое время простоя для высокой пропускной способности данных

Продуманная электроника синхронизации позволяет в полной мере использовать ограничения скорости счета при коррелированном по времени подсчете одиночных фотонов без необходимости идти на компромисс с временным разрешением многих современных детекторов одиночных фотонов. Сверхкороткое время простоя (650 пс) позволяет обнаруживать несколько фотонов за цикл возбуждения даже при самой высокой частоте повторения, достижимой для современных пикосекундных импульсных лазеров (требуется детектор из серии PMA Hybrid).

Регулируемые временные смещения для каждого входного канала

Каждый входной канал имеет внутренние регулируемые временные смещения в диапазоне ± 100 нс с шагом 5 пс (P) или 80 пс (N). Это значительно упрощает требования к кабелям для экспериментальных установок, поскольку больше не требуется выбирать длину кабеля для компенсации задержек сигнала.

Работа в качестве таймера

Режимы с временной меткой и разрешением по времени (TTTR), поддерживаемые MultiHarp 150, записывают всю соответствующую информацию о времени и маршруте канала для каждого обнаруженного отдельного фотонного события. Сохраняя этот полный набор данных, становится возможным проводить наиболее полный и изощренный анализ динамики фотонов после измерения. Включен коррелятор данных в реальном времени для мониторинга экспериментов FCS со скоростью счета до 1 000 000 отсчетов в секунду. Кроме того, MultiHarp 150 может быть синхронизирован с другим оборудованием, таким как сканеры, при работе в режиме TTTR.

Многофункциональные встроенные фильтры событий

MultiHarp 150 4P, 8P и 16P имеют определяемые пользователем встроенные фильтры событий для эффективного уменьшения размеров файлов и объема данных, отправляемых через интерфейс USB.

White Rabbit - первый в мире таймер событий

White Rabbit - это полностью детерминированная сеть синхронизации на базе Ethernet, которая обеспечивает субнаносекундную точность и точную синхронизацию устройств на больших расстояниях. Благодаря интерфейсу White Rabbit MultiHarp 150 подготовлен для использования в сетях, основанных на этой новейшей технологии.

Простое в использовании программное обеспечение

MultiHarp 150 поставляется с пакетом программного обеспечения Windows, который обеспечивает все важные функции, такие как установка параметров измерения, отображение результатов, загрузка / сохранение параметров измерения и кривых измерения. Важные данные измерений, включая частоту счета, максимум счета, положение и ширину пика, отображаются непрерывно. Комплексная интерактивная справочная система помогает пользователю в полной мере использовать возможности MultiHarp 150. Также включена библиотека для пользовательского программирования, например, с LabVIEW. PicoQuant обязуется поддерживать и развивать это программное обеспечение, и будут доступны обновления с расширенной функциональностью.

• Режим интеграции;
• Режим осциллографа;
• Режим с временными метками и разрешением по времени (с указанием времени прибытия каждого события);
• Онлайн ("в режиме реального времени") коррелятор для FCS.

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 150 фактически поддерживает два разных режима временной маркировки, режим T2 и режим T3 - концепция, изначально 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 150 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 150 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. Наиболее важными приложениями этой функции являются создание изображений FLIM и FRET. Эта концепция используется в ультрасовременном микроскопе с временным разрешением MicroTime 200.

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.