HydraHarp400是一款即插即用型时间间隔分析(TIA)及时间相关单光子计数(TCSPC)系统，支持拓展多个独立通道(专利编号DE 10 2008 004 549)。它通过USB 3.0高速接口与电脑连接。

可选多个输入通道

HydraHarp 400有不同的主机尺寸，分别对应4通道版本和8通道版本，通道之间相互独立，可被用于符合相关或者多路TCSPC的实验测量。另外，该产品有额外的共用同步接收端，最大支持150MHz同步信号接入。

相互独立的通道设计, 1ps分辨率

HydraHarp 400每个通道最高支持12.5Mcps的计数率，同时拥有高稳定性，高校准度的1ps最小时间通道宽度(时间分辨率)，极低的微分非线性误差。使用外部时钟器件，可以和该设备内部时钟进行同步，从而与其他计时设备联动运作。目前，HydraHarp 400的计时精度可以完美与主流单光子探测器匹配使用，例如单光子雪崩二极管(SPAD)，微通道光电倍增管(MCP)等。所有的通道都配备了恒比鉴别器，对下降沿敏感。

可调延时功能

HydraHarp 400在每个接收通道内都设置有延时功能，调节范围±100 ns，调节精度为1ps。

时间标记模式

在时间标记模式下，每个光子事件的具体抵达时间都被存储在文件中，后续可以对数据进行各种复杂的光子动态学相关分析。时间标记时间分辨(TTTR)模式的数据可以实时获取，用于监测荧光相关光谱(FCS)实验的进展，该模式下最高支持1Mcps计数率。同时，在该模式下，HydraHarp 400可以与其他硬件同步，例如用于成像扫描台的同步。

HydraHarp 400可被广泛应用于需求多个互相独立通道的TCSPC或时间标记系统中，例如：

• 时间分辨荧光
• 荧光寿命成像(FLIM)
• 磷光寿命成像(PLIM)
• 荧光相关光谱(FCS)
• 荧光寿命相关光谱(FLCS)
• 荧光共振能量转移(FRET)
• 超分辨显微(STED)
• 双聚焦荧光相关光谱(2fFCS)
• 脉冲交错激发(PIE)
• 荧光各向异性(偏振)
• 单分子探测/光谱学
• 单线态氧
• 时间分辨磷光(TRPL)
• TRPL成像
• 镧化物上转换
• Bunch纯度测量
• 激光测距
• 反聚束
• 扩散光学层析成像
• 符合相关
• 量子通讯
• 量子纠缠
• 量子传输
• 量子信息处理
• 正电子湮没寿命光谱
• 光电子设备的时间响应特性
• 强度相关干涉学
• 时间间隔分析
• Thomas-Bollinger单光子法

HydraHarp自带软件的主要功能包括：设定采集参数，显示数据，读取和存储采集参数及数据。并提供有动态数据库和接口，可以被用于自定义编程。

HydraHarp 400所保存的数据可以用不同的软件进行分析，例如EasyTau 2，SymPhoTime 64等，另外还有专门用于光子相关分析的QuCoa软件，也可以对数据进行相应的分析处理。

快速、直观、通用的Python 封装器 snAPI

快速、直观、通用的snAPI作为一架桥梁，连接PicoQuant的时间相关单光子设备和Python生态系统间的能力，为用户提供高效的设备通信，配置和数据处理功能。

操作及软件特性（当前版本：3.0.0.4）

该软件的主要操作模式如下：

积分模式

采用累积的方式采集数据，手动开始，可以设置为满足条件自动停止，或者手动停止。

示波器模式

自动重复采集数据，每次重复刷新都会覆盖前一次采集的数据。

时间分辨发射光谱(TRES)

用于控制单色仪，从而完成自动采集时间分辨发射光谱。目前支持的单色仪有：Sciencetech 9030, Sciencetech 9055, Acton Research SP-2155 以及 Acton Research SP-275。

时间标记时间分辨模式(TTTR)

连续记录每个光子事件，包含有抵达时间信息，通道信息等。可被用于FCS，反聚束等实验。与扫描设备联用时，可以进行荧光寿命成像(FLIM)及其相关的实验。

TTTR模式

时间标记时间分辨（TTTR）模式允许将单个计数事件直接记录到硬盘或计算机内存中。每个光子的时间信息都会作为一个事件被完整的保存下来，不经过任何的计算和筛选（例如板载直方图形成）。这个模式对于荧光动态过程的深入研究是非常有意义的。完整的时序信息能够进行photon burst识别，这对液体中的单分子光谱学研究非常有价值。其他典型的应用包括荧光相关光谱（FCS）和爆发累积荧光寿命（BIFL）测量。结合适当的扫描控制器，TTTR模式也适用于无限图像大小的超快荧光寿命成像（FLIM）和在荧光光谱学之外的应用，例如时间间隔分析、量子光学及相关的基础研究。HydraHarp 400实际上支持两种不同的时间标记模式，T2模式和T3模式——这个概念最初是在PicoHarp 300上引入的。它们在输入通道的使用上略有不同，通过使用合适的模式，可以覆盖非常广泛的应用。

T2模式

在T2模式下，HydraHarp 400没有所谓的同步信号输入，所有输入信号都被同等对待。一般情况下，各探测通道都会连接到单光子探测器，并且所有的光子事件都会被分别独立记录，包括其通道信息和绝对探测时间信息。如果数据量溢出，一个特别的溢出标记会被插入并记录，后续存储位置继续记录前一个溢出的数据，所以理论上支持无限溢出的数据流量。每个通道约有80ns的死时间，但是不同通道间的死时间不会相互影响。因此，互相关过程可以在0延迟的情况下被准确记录。这个特点可以适用于各种功能强大的新应用中，比如用一台该仪器实现延迟时间从皮秒到几小时不等的FCS探测。自相关也可以在全分辨率下计算，当然只能从大于死区时间的滞后时间开始计算。

T3模式

T3模式被专门用于和高重复频率的脉冲激光器联用，最高支持150MHz频率。激光器输出的同步信号被连接到HydraHarp上专用的独立同步接收端，总体的实验配置和TCSPC柱状图模式相似。除了常规的皮秒级别的启停计时外，还记录了通道数，每个事件的绝对探测时间。时间标签是通过简单地计算同步脉冲来获得的。因此，从T3模式的事件记录，可以精确地确定一个光子事件属于哪个同步周期。又因为精确地知道同步周期，因此这还允许相对于整个实验时间重构光子的到 达时间。如果数据量溢出，一个特别的溢出标记会被插入并记录，后续存储位置继续记录前一个溢出的数据，所以理论上支持无限溢出的数据流量。

外部标记信号

两种TTTR模式都支持记录最多4种不同的外部标记信号，外部标记信号要求为TTL电信号。这些标记被记录在TTTR数据流中。目前的主要应用方向是FLIM和基于FLIM的荧光共振能量转移(FRET)，我们的MicroTime 200系统针对这两项应用集成了完备先进的荧光成像方案，

软件支持

设备自带软件包含有多种demo程序，可供参考和后续编译。同时，用户还可以考虑我们的SymPhoTime 64以及QuCoa两种软件，它们包含完备的采集，分析模块，可以为许多实验类型提供最专业的数据采集和处理。

The following documents are available for download:

• Datasheet HydraHarp 400
• Brochure about PicoQuant's photon counting and timing products
• Technical note: Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC)