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MultiHarp 150
高通量多通道事件计时器&TCSPC单元
- 分别有4通道，8通道和16通道版本
- 共用同步通道(最高支持1.2GHz计数率)
- 极高的可持续数据通量(时间标记模式下80Mcps，柱状图模式下180Mcps)
- 极短死时间(650ps)
- 通道之间无死时间影响
- White Rabbit计时网络接口
- 用于自定义编程的驱动程序和演示代码
- NEW:分辨率5ps
- P版本多功能板载事件过滤器
- MultiHarp150配备了驱动程序和Python封装的snAPI，可以实现无缝的通信、配置、数据处理和自定义编程
MultiHarp 150是一款即插即用型多通道事件计时器及时间相关单光子计数(TCSPC)系统，拥有极快的信号处理速度。 它通过USB 3.0高速接口与电脑连接。
可选多个输入通道
MultiHarp 150有4通道版本，8通道版本及16通道版本，各通道的时间分辨率为5ps（P）或80ps（N），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。Multiharp150是理想的符合相关或符合计数测量设备。同时也可被用于TCSPC数据采集。
极短死时间，高数据通量
Multiharp 150拥有650ps的死时间宽度，可以将最大计数率拓展到极致。单个脉冲循环中，该设备可以记录多个光子事件，极大的提高了计数效率。
可调延时功能
Multiharp 150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5ps（P）或80ps（N）。
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，Multiharp 150可以与其他硬件同步，例如用于成的扫描台的同步。
多功能板载事件过滤器
MultiHarp150 4P、8P、16P拥有用户可定义的板载事件过滤器，可以有效地减少文件大小和通过USB接口发送的数据量。
White Rabbit界面功能
White Rabbit是一种高时间精度(亚纳秒级别)远距离同步计时网络，它基于以太网。而Multiharp150具备有该界面，使其可以连接到White Rabbit网络中。
MultiHarp 150附带易于使用的软件，并支持自定义编程。
MultiHarp 150随附Windows软件包，提供所有重要功能，如设置测量参数、显示结果、加载/保存测量参数和测量曲线。重要的测量数据，包括计数率、计数最大值、位置和峰宽，会持续显示。全面的在线帮助系统使用户能够充分利用MultiHarp 150的功能。还包含用于自定义编程的库，例如，可以使用LabVIEW进行编程。PicoQuant致力于支持和开发此软件，并将提供具有扩展功能的升级。
MultiHarp 150可以在不同的操作模式下使用：
- 积分模式
- 示波器模式
- 时间标记的时间分辨模式（列出每个事件到达时间）
| 型号 | MultiHarp 150 P（5ps分辨率） | MultiHarp 150 N（80ps分辨率） | |
| 输入通道和公共同步通道 | |||
| 输入通道数 | 4个（MultiHarp 1504P）， | 4个（MultiHarp 1504N）， | |
| 8个（MultiHarp 1508P）， | 8个（MultiHarp 1508N） | ||
| 或16个（MultiHarp 15016P） | |||
| 输入电压范围 | -1200mV~1200mV | -1200mV~1200mV | |
| （50欧阻抗） | |||
| 输入电压最大值（损伤电压） | ±2500mV | ±2500mV | |
| 触发沿 | 上升沿或下降沿（软件设置） | 上升沿或下降沿（软件设置） | |
| 触发脉宽 | >0.4ns（上升时间最大20ns） | >0.4ns（上升时间最大20ns） | |
| 触发脉冲需要的上升/下降时间 | ≤ 20 ns | ≤ 20 ns | |
| 时间数字转换器 | |||
| 最小时间分辨率 | 5ps | 80ps | |
| 电子计时分辨率 | <35ps rms（4和8通道版本） | <85ps rms | |
| <45ps rms（16通道版本） | |||
| 电子计时分辨率/√2 | <25ps rms（4和8通道版本） | <60ps rms | |
| <32ps rms（16通道版本） | |||
| 死时间 | <650ps（可调至160ns，步进1 ns) | <650ps（可调至160ns，步进1 ns） | |
| 最大同步频率 | 1.2GHz | 1.2GHz | |
| （周期脉冲序列） | |||
| 各通道可调延时 | ±100ns，步进5ps | ±100ns，步进80ps | |
| DNL | <10%峰值，<1%rms（全量程范围） | <10%峰值，<1%rms（前量程范围） | |
| 直方图 | |||
| 计数深度 | 32bit（4 294 967 275 counts） | 32bit（4 294 967 295 counts） | |
| 时间测量窗口 | 327ns ~ 2.74s | 5.24us ~ 21.99s | |
| 最大时间通道数 | 65536 | 65536 | |
| 各通道峰值计数率 | 1.5×109counts/s（2048 events） | 1.5×109counts/s（2048 events） | |
| 各通道持续计数总速率 | 166×106counts/s（4P、8P） | 180×106counts/s | |
| 332×106counts/s（16P） | |||
| TTTR | |||
| T2模式分辨率 | 5ps | 80ps | |
| T3模式分辨率 | 5ps，10ps，20ps……41.9μs | 80ps，160ps，320ps……335.5μs | |
| FIFO缓存深度 | 134 217 728 events | 134 217 728 events | |
| 采集时间 | 1 ms 到100 hours | 1 ms 到100 hours | |
| 各通道峰值计数率 | 1.5×109counts/s（2048 events） | 1.5×109counts/s（2048 events） | |
| 各通道持续计数率 | 78 × 106 counts/sec | 78 × 106 counts/sec | |
| 各通道持续计数总速率 | 80×10⁶counts/s | 80×10⁶counts/s | |
| 触发输出 | |||
| 时间 | 可编程的, 0.1 µs到1678 s (0.596 Hz to 10 MHz) | 可编程的, 0.1 µs到1678 s (0.596 Hz to 10 MHz) | |
| 脉宽 | 典型值10 ns | 典型值10 ns | |
| 基线水平 | 典型值0 V | 典型值0 V | |
| 有效电平（脉冲峰值） | 典型值-0.7 V (50 Ohm) | 典型值-0.7 V (50 Ohm) | |
| 外部同步 | |||
| 参考输入 | 10 MHz | 10 MHz | |
| 200 … 1500 mV p.p. | 200 … 1500 mV p.p. | ||
| 50 Ohm, AC耦合 | 50 Ohm, AC耦合 | ||
| 参考输出 | 默认值: 10 MHz | 默认值: 10 MHz | |
| White Rabbit模式: 31.25 MHz | White Rabbit模式: 31.25 MHz | ||
| 1400 MHz | 1400 MHz | ||
| 50 Ohm, AC 耦合 | 50 Ohm, AC 耦合 | ||
| PPS IN | 1 s, LVTTL | 1 s, LVTTL | |
| White Rabbit接口 | SFP模块连接器 | SFP模块连接器 | |
| 外部标记输入 | |||
| 数量 | 4 | 4 | |
| 输入类型 | LVTTL, < 50 ns上升/下降时间, > 50ns在HIGH或LOW(最大5V为1µs) | LVTTL, < 50 ns上升/下降时间, > 50ns在HIGH或LOW(最大5V为1µs) | |
| 运行条件 | |||
| 电脑接口 | USB3.0 | ||
| 电脑要求 | 双核CPU以上，至少2GHz，内存4GB以上 | ||
| 操作系统 | Windows 10/11 | ||
| 功耗 | 50W | ||
| 操作环境 | Indoor use only | ||
| 操作海拔 | 最高海平面以上 2000 m | ||
| 尺寸 | |||
| 4或8探测器通道版本 | 305 × 240 × 95 mm包括手柄和脚柄 | 305 × 240 × 95 mm包括手柄和脚柄 | |
| 16探测器通道版本 | 305 × 350 × 95 mm包括手柄和脚柄 | 305 × 350 × 95 mm包括手柄和脚柄 | |
MultiHarp 150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
- 多色寿命成像
- 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
- Thomas-Bollinger单光子法
- Hong-Ou-Mandel 效应
Multiharp 150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。
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。
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
在TTTR模式下，可以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将会作为一个事件记录被完整的保存下来，不经过任何计算和筛选。这个模式对于荧光动态过程的深入研究是非常有意义的。设备连续记录每个光子事件，包含有抵达时间信息，通道信息等。非常有利于如，photon burst 识别，FCS，爆发累积荧光寿命(BIFL)测量，FLIM，以及量子光学相关的应用。MultiHarp 150目前有T2和T3两种TTTR模式-这个概念最初是在Harp系列的产品中引入的。它们对输入通道的使用略有不同。通过使用合适的模式，可以涵盖非常广泛的应用。
T2模式
在T2模式下，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。死时间只存在于每个通道内，而不存在于通道间。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1.2GHz频率。激光器输出的同步信号被连接到Multiharp150上专用的独立共用同步接收端，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
MultiHarp 150在TTTR模式支持记录多达4种不同的外部标记信号，这些外部标记信号可以通过SubD接口以TTL电信号的方式提供给仪器。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。