規(guī)格

SPC-130IN 系列 TCSPC 模塊專業(yè)產(chǎn)品介紹

產(chǎn)品概述

Becker & Hickl 推出的 SPC-130IN 系列是一款高端性能的單光子計(jì)數(shù)（TCSPC）模塊，具備低至 ps 范圍的高時(shí)間分辨率，同時(shí)保持合理的價(jià)格定位。該系列包含 SPC-130IN、SPC-130INX 和 SPC-130INXX 三種版本，是熒光壽命應(yīng)用和時(shí)間相關(guān)記錄的出色選擇，具有最高的精度，可提供精確的時(shí)間信息。該計(jì)時(shí)模塊適用于傳統(tǒng)的熒光壽命實(shí)驗(yàn)、漫射光層析成像、停流實(shí)驗(yàn)、單分子檢測(cè)和 FCS/壽命組合實(shí)驗(yàn)。該模塊可升級(jí)為 SPC-180N，用于熒光壽命成像顯微鏡（FLIM）和其他激光掃描應(yīng)用。

所有 SPC-130IN 系列模塊均采用高速 PCI-Express（PCIe）接口，可輕松安裝在幾乎所有 PC 中，或配置為獨(dú)立的定時(shí)裝置。硬件接口可實(shí)現(xiàn)高的數(shù)據(jù)傳輸速率，尤其是在參數(shù)標(biāo)記模式下。

版本選擇與時(shí)間分辨率性能

SPC-130IN 系列繼承自 SPC-180N 技術(shù)，三種版本的時(shí)間范圍和時(shí)間分辨率各不相同。

在最小時(shí)間通道寬度方面，SPC-130IN 為 813 fs，SPC-130INX 為 405 fs，SPC-130INXX 則達(dá)到 203 fs。在內(nèi)部定時(shí)抖動(dòng)（RMS）和 IRF 寬度（FWHM）方面，SPC-130IN 為 2.5 ps / 6.6 ps，SPC-130INX 為 1.6 ps / 3.5 ps，SPC-130INXX 為 1.1 ps / 2.8 ps。NX 版本，尤其是 NXX 版本，是超快 HPM（混合）探測(cè)器和超導(dǎo)鈮探測(cè)器的出色選擇。

信號(hào)輸入特性

SPC-130IN 系列模塊的信號(hào)輸入端特別經(jīng)過(guò)過(guò)壓硬化處理，可靠堅(jiān)固，即使在惡劣條件下也能使用。當(dāng)為 OEM 應(yīng)用大量訂購(gòu)時(shí)，該模塊可提供優(yōu)秀的性價(jià)比。

光子通道與同步通道

光子通道采用恒分?jǐn)?shù)鑒別器（CFD）原理，鑒頻器輸入帶寬為 4 GHz。電子時(shí)間分辨率 FWHM/RMS 分別為：SPC-130IN 小于 6.6 ps / 2.5 ps，SPC-130INX 小于 3.5 ps / 1.6 ps，SPC-130INXX 小于 3 ps / 1.1 ps。IRF 最大時(shí)間差在 100 秒內(nèi)小于 0.4 ps RMS。優(yōu)異電壓輸入范圍為 -30 mV 至 -500 mV，最小輸入脈沖寬度為 200 ps。閾值可調(diào)范圍為 0 至 -500 mV，零交叉調(diào)整范圍為 -100 mV 至 100 mV。

同步通道同樣采用恒分?jǐn)?shù)鑒別器（CFD）原理，鑒頻器輸入帶寬為 4 MHz。優(yōu)異電壓輸入范圍為 -30 mV 至 -500 mV，最小輸入脈沖寬度為 200 ps，頻率范圍為 0 至 150 MHz，支持 1、2、4 分頻。閾值可調(diào)范圍和零交叉調(diào)整范圍與光子通道相同。

時(shí)幅轉(zhuǎn)換器與 ADC

時(shí)幅轉(zhuǎn)換器采用斜坡發(fā)生器/偏置放大器原理。TAC 范圍方面，SPC-130IN 為 50 ns 至 5 μs，SPC-130INX 為 25 ns 至 2.5 μs，SPC-130INXX 為 12.5 ns 至 125 ns。偏置放大器增益為 1 至 15，偏移為 TAC 范圍的 0% 至 50%。時(shí)間范圍（含偏置放大器）分別為：SPC-130IN 為 3.3 ns 至 5 μs，SPC-130INX 為 1.67 ns 至 2.5 μs，SPC-130INXX 為 0.834 ns 至 125 ns。ADC 采用 50 ns 帶糾錯(cuò)功能的閃存 ADC，差分非線性小于 0.5% 有效值，典型值小于 1% 峰值。

數(shù)據(jù)采集方式一：直方圖模式

直方圖模式采用板載多點(diǎn)直方圖繪制過(guò)程，死區(qū)時(shí)間為 80 ns，與計(jì)算機(jī)速度無(wú)關(guān)。飽和計(jì)數(shù)率達(dá) 12 MHz，有用計(jì)數(shù)率為 6 MHz。最大計(jì)數(shù)/時(shí)間通道（計(jì)數(shù)深度）為 21?-1，溢出控制支持無(wú)、停止、重復(fù)和糾正選項(xiàng)。采集時(shí)間范圍為 0.1 μs 至 100,000 秒，重放間隔時(shí)間為 10 ms 至 100,000 秒，重復(fù)時(shí)間為 0.1 μs 至 100,000 秒。順序記錄通過(guò)內(nèi)存交換實(shí)現(xiàn)無(wú)限制記錄。路由為 7 位 TTL，支持計(jì)數(shù)使能控制（1 位 TTL）和輸入實(shí)驗(yàn)觸發(fā)器（TTL）。

數(shù)據(jù)采集方式二：FIFO/參數(shù)標(biāo)記模式

FIFO 參數(shù)標(biāo)記模式對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行參數(shù)標(biāo)記并連續(xù)寫入磁盤。在線顯示內(nèi)容包括衰減函數(shù)、FCS、交叉-FCS、PCH MCS 軌跡。FCS 計(jì)算采用 Multi-tau 算法，實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算和在線擬合。衰減次數(shù)/波形記錄無(wú)限制，死區(qū)時(shí)間為 80 ns。峰值飽和計(jì)數(shù)率為 12 MHz，持續(xù)計(jì)數(shù)率（總線傳輸限制）為 5 MHz。最大計(jì)數(shù)/時(shí)間通道（計(jì)數(shù)深度）無(wú)限制，輸出數(shù)據(jù)格式（ADC/宏時(shí)間/路由）為 12/12/4。板載 FIFO 緩沖器容量為 2 × 10? 個(gè)光子。宏定時(shí)器分辨率在內(nèi)部時(shí)鐘下為 25 ns，12 位，溢出時(shí)在數(shù)據(jù)流中以 MOTF 條目標(biāo)記；在同步輸入時(shí)鐘下為 10 ns 至 100 ns，12 位。路由為 4 位 TTL，外部事件標(biāo)記為 4 位 TTL，支持實(shí)驗(yàn)觸發(fā)器（TTL）。

需要注意的是，SPC-130IN 模塊具有所有標(biāo)準(zhǔn)光子分布模式、連續(xù)流模式和 FIFO（時(shí)間標(biāo)記）模式，但該定時(shí)模塊沒(méi)有成像模式。因此其在應(yīng)用方向上與 SPC-180N 系列有所區(qū)分，主要面向非成像類的時(shí)間分辨測(cè)量需求。

軟件生態(tài)與數(shù)據(jù)分析

所有 SPC 系列模塊均隨附 SPCM 操作和測(cè)量軟件，可在線計(jì)算和顯示（2D、3D）在多種操作模式下獲取的數(shù)據(jù)，包括衰減曲線、FCCS 等。SPCM 軟件經(jīng)過(guò)積極的持續(xù)開(kāi)發(fā)，會(huì)經(jīng)常更新以增加新功能并修正錯(cuò)誤。對(duì)于高級(jí)熒光壽命單曲線數(shù)據(jù)分析，可使用 SPCImage NG。如需對(duì)動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)行高級(jí)可視化和分析，可使用 SPCDynamics。對(duì)于高級(jí)熒光相關(guān)光譜（FCS）和交叉相關(guān)（FCCS）數(shù)據(jù)分析，可使用 Burst Analyzer。此外，還提供 DLL 和 LabVIEW 驅(qū)動(dòng)程序，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和定制軟件集成。

操作環(huán)境與物理規(guī)格

SPC-130IN 系列模塊的工作環(huán)境要求為 Windows 10 系統(tǒng)，建議 8 GB 以上內(nèi)存和 64 位操作系統(tǒng)。電腦接口為 PCIe，使用 1 個(gè) PCIe 插槽，功耗約為 12 W（+12 V）。模塊物理尺寸為 230 mm × 130 mm × 18 mm。可支持最多 4 個(gè)模塊并行操作，并提供多模塊軟件包，例如 SPC-132IN、SPC-133IN 和 SPC-134IN。

技術(shù)原理

bh SPC 模塊采用多維 TCSPC 原理，該原理是經(jīng)典 TCSPC 過(guò)程的延伸。探測(cè)器檢測(cè)周期性光信號(hào)的單光子，TCSPC 電子裝置測(cè)量信號(hào)（激發(fā)）周期內(nèi)的光子時(shí)間，并建立信號(hào)周期內(nèi)的光子分布。

在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，bh 技術(shù)還能確定光子的其他參數(shù)，如波長(zhǎng)、圖像區(qū)域內(nèi)的原點(diǎn)、激發(fā)波長(zhǎng)、樣品受到外部刺激的時(shí)間、激發(fā)光額外調(diào)制周期內(nèi)的時(shí)間。光子分布是根據(jù)信號(hào)周期內(nèi)的光子時(shí)間和其中一個(gè)或多個(gè)附加參數(shù)建立起來(lái)的。這一過(guò)程的結(jié)果是多波長(zhǎng)熒光衰變數(shù)據(jù)、熒光壽命圖像、多波長(zhǎng)壽命圖像、多激發(fā)衰變數(shù)據(jù)或多激發(fā) FLIM 數(shù)據(jù)、樣品內(nèi)快速動(dòng)態(tài)變化的衰變數(shù)據(jù)或 FLIM 數(shù)據(jù)，或熒光/磷光衰變組合數(shù)據(jù)或 FLIM/PLIM 數(shù)據(jù)。