时间相关单光子计数及时间标记相关产品
TimeHarp 260
TCSPC及MCS双模式PCIe接口板卡
- 可选1或2个独立输入通道，固有1个共用同步通道(最大计数率100MHz)
- 可选基础时间分辨率25ps(PICO型号)或250ps(NANO型号)
- PICO型号可以选配"Long range"模式，该模式下基础时间分辨率为2.5ns
- 超短死时间(PICO型号<25ns，NANO型号<2ns)
- 时间标记模式下持续计数率高达40Mcps
- 32768个柱状图时间通道
- 25ps（PICO型号）和250ps（NANO型号）分辨率的可调延迟通道
- 低重频下用于提高效率的多阶段停止功能
- 可编程的触发输出
- 用于需要双探测通道模块的（荧光寿命）成像或其他控制操作的外部同步信号
- 新：Python 封装库 snAPI，用于实现无缝的通信、配置和数据处理（需要安装可选的驱动程序）
TimeHarp 260是一款紧凑型时间相关单光子计数(TCSPC)及多通道复用(MCS)计数卡，使用PCIe接口与电脑连接。其内部包含一种定制化的时间-数字转换器(TDC)模块，死时间极短，同时拥有较高时间分辨率。该计数卡有两个版本，分别是25ps基础分辨率的PICO版本，以及250ps基础分辨率的NANO版本。
可选多个输入通道
每种版本的TimeHarp 260都有单通道(SINGLE)和双通道(DUAL)两种版本，都拥有独立的同步通道，其中DUAL版本下，独立探测通道数量为两个。所有的同步通道和探测通道都可被用于独立计数，作为符合相关的计数单元。该设备通道之间相互独立，可被用于多路TCSPC的实验测量。最高支持100MHz同步计数率。
高分辨率TCSPC - PICO版本
TimeHarp 260 PICO拥有高时间分辨率25ps，同时，时间抖动<20ps，与当前主流单光子探测器完美匹配。所有通道都具备定比鉴别器(CFD)。PICO版本的死时间<25ns，支持极高的计数率，而且微分非线性误差极小，能有效的保障测量数据的准确性。
在柱状图模式下，PICO版本可以选配"Long range"模式，该模式下，基本时间通道宽度(时间分辨率)为2.5ns，同时死时间下降到<2.5ns，可用于极长寿命的测量。
极短死时间 - NANO版本
TimeHarp 260 NANO拥有超短的死时间，同时兼顾较好的时间分辨率。和PICO版本一样，它支持跨通道的符合相关计数。极短的死时间加上超长的时间测量范围，NANO非常适合多通道复用(MCS)方面的应用。它还具备软件可调鉴别器和极性反转功能，使其适用范围更加广泛。在测量长时间的衰减时，NANO可以在单个脉冲循环内，多次记录光子事件，拥有相对较高的计数效率，这一点在长寿命测量时尤为重要。
可调延时功能
TimeHarp 260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25ps(PICO版本)或250ps(NANO版本)。这种独特的功能消除了需要特别适应电缆长度或电缆延迟在实验设置的变化。
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，TimeHarp 260可以与其他硬件同步，例如用于和成像的扫描台同步，进行FLIM测量。
可编程触发输出
TimeHarp 260配备有触发信号输出，脉冲周期可在0.1µs到1.678s之间调节，对应的重复频率为0.596Hz到10MHz。可被用于触发外部激光器。
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TimeHarp 260 PICO |
TimeHarp 260 NANO |
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阈值调节 |
每个通道都含有定比鉴别器(CFD)，可用软件调节具体数值 |
所有通道恒定型阈值,可用软件调节具体数值 |
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探测通道数量（除同步通道外） |
1 (SINGLE)或2 (DUAL) |
1 (SINGLE)或2 (DUAL) |
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输入信号电压范围(50Ohms) |
0到-1200 mV,最佳: -100 mV到-200 mV |
-1200 mV到+1200 mV |
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输入信号最大电压范围(损伤阈值) |
±1500 mV |
±2500 mV |
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触发位置 |
下降沿 |
上升沿或下降沿，软件可调 |
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触发脉冲宽度范围 |
0.5到30 ns |
> 0.5 ns |
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触发脉冲上升/下降沿宽度 |
最大2 ns |
-- |
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时间-数字转换器 |
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计时精度 |
25 ps |
250 ps* |
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"long range"模式下2.5 ns |
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计时精度 |
< 20 ps rms |
< 250 ps rms* |
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"long range"模式下< 1 ns rms |
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计时精度/ √2* |
< 14 ps rms |
< 180 ps rms* |
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"long range"模式下< 710 ps rms |
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死时间 |
< 25 ns |
< 2 ns |
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"long range"模式下<2.5 ns |
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单通道最大计数率 |
40 × 106 counts/sec |
1000 × 106 counts/sec最多持续记录96 events |
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"long range"模式下: 400 × 106 counts/sec最多持续记录128 events |
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单通道可持续最高数据通量 |
40 × 106counts/sec |
40 × 106counts/sec |
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同步通道最大计数率 |
100 MHz |
100 MHz |
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单个通道延时调节范围 |
±100 ns,精度25 ps |
±100 ns,精度250 ps* |
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微分非线性误差 |
< 2% peak, <0.2% rms (全量程范围) |
< 2% peak, <0.2% rms (全量程范围) |
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柱状图模式 |
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计数深度 |
32 bit (4.294.967.296) |
32 bit (4.294.967.296) |
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最大时间通道数 |
32768 |
32768 |
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时间测量窗口 |
819 ns到1.71 s (根据所选时间通道宽度: 25 ps, 50 ps, 100 ps, ..., 52.42 µs) "long range"模式下: 81.92 µs到171 s (根据所选时间通道宽度: 2.5 ns, 5 ns, 10 ns, ..., 5.242 ms) |
8.19 µs到17.1 s (根据所选时间通道宽度: 250 ps, 500 ps,..., 524.2 µs)** |
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采集时间范围 |
1 ms到100 hours |
1 ms到100 hours |
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可持续最高数据通量（所有通道总和） |
典型值30×106 events/sec (根据电脑配置和性能) |
典型值30×106 events/sec (根据电脑配置和性能) |
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TTTR模式 |
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T2模式时间分辨率 |
25ps；“long range”模式：2.5ns |
250 ps* |
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T3模式时间分辨率 |
25 ps, 50 ps, 100 ps,..., 52.42 µs"long range"模式下: 2.5 ns, 5 ns, 10 ns, ..., 5.242 ms |
250 ps, 500 ps, 1 ns, ..., 524.2 µs* |
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FiFo缓冲深度（记录） |
8.388.608 |
8.388.608 |
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采集时间范围 |
1 ms到100 hours |
1 ms到100 hours |
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可持续最高数据通量(所有通道总和) |
典型值40×106events/sec |
典型值40×106events/sec |
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触发输出 |
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仅限"long range"模式 |
始终启用 |
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周期 |
0.1 µs到1.678 s (0.596 Hz到10 MHz)可编程 |
0.1 µs到1.678 s (0.596 Hz到10 MHz)可编程 |
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脉冲宽度(典型值) |
10 ns |
10 ns |
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基线电平幅值(典型值) |
0 V |
0 V |
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触发电平幅值(脉冲峰值) |
-0.7 V |
-0.7 V |
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外部标记信号输入 |
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数量 |
4 (仅限双探测通道版本) |
4 (仅限双l探测通道版本) |
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输入信号类型 |
TTL, < 10 ns上升/下降时间, > 50 ns脉冲宽度 |
TTL, < 10 ns上升/下降时间, > 50 ns脉冲宽度 |
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操作参数 |
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电脑接口类型 |
PCIe 2.0 x1 |
PCIe 2.0 x1 |
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电脑配置要求 |
双核CPU (x86芯片组),最小1.5 GHz CPU clock,最小1 GB内存容量 |
双核CPU (x86芯片组),最小1.5 GHz CPU clock,最小1 GB内存容量 |
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操作系统 |
Windows 8.1/ 10或11 |
Windows 8.1 / 10或11 |
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功耗 |
≤15 W (电脑内部供电) |
≤15 W (电脑内部供电) |
TimeHarp 260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
- Thomas-Bollinger单光子法
- 介子寿命测量
TimeHarp 260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。
TimeHarp 260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。
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(仅在DUAL版本下支持)。
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。TimeHarp 260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，TimeHarp 260没有所谓的同步信号输入，所有输入信号都被同等对待。所有的输入通道都用来连接单光子探测器，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100MHz频率。激光器输出的同步信号被连接到TimeHarp260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模式都支持记录不同的4种外部标记信号，外部标记信号要求为TTL电信号，它们通过SubD接口传输到TimeHarp 260，然后被记录在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。
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