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SPC-QC-004 模塊
TCSPC
Becker & Hickl SPC-QC-004是一款集成三通道TCSPC與四通道時間標記功能的單板PCIe模塊，具備4 ps時間通道寬度、<39 ps FWHM IRF、16 ps RMS定時抖動，以及120 MHz峰值計數率。該模塊為多波長熒光衰減、光子相關性及單分子光譜等非成像時間分辨測量提供緊湊而高效的解決方案。
規格
| 光子通道 | |
| 原理 | 恒定分數鑒別器 (CFD) |
| 鑒頻器輸入帶寬 | 4 千兆赫 |
| 優異輸入電壓范圍 | -30 mV 至 -500 mV |
| 最小輸入脈沖寬度 | 200 ps |
| 閾值 | 0 至 -500 mV |
| 零交叉調整 | -100 mV 至 100 mV |
| 同步通道 | |
| 原理 | 恒分數鑒頻器 (CFD) |
| 鑒頻器輸入帶寬 | 4 千兆赫 |
| 優異輸入電壓范圍 | -30 mV 至 -500 mV |
| 最小輸入脈沖寬度 | 200 ps |
| 閾值 | 0 至 -500 mV |
| 零交叉調整 | -100 mV 至 100 mV |
| 頻率范圍 | 0 至 150 兆赫 |
| 分頻器 | 1 - 2 - 4 |
| 可調延遲 | ± 128 ns |
| 時間測量電路 | |
| 原理 | 時間數字轉換器 |
| IRF 寬度，FWHM | < 39 ps |
| 典型有效值定時抖動 | 16 ps |
| 時間范圍，4096 個時間通道 | 16 ns 至 72 μs |
| 最小時間/通道 | 4 ps |
| 定時穩定性，范圍 16 ns，超過 10 分鐘 | < 5 ps RMS |
| 差分非線性度 | < 1 % RMS |
| 死區時間 | 8 毫微秒 |
| 數據采集 | 直方圖模式 |
| 方法 | 板載多維直方圖繪制過程 |
| 峰值計數率，每個通道 | 120 兆赫 |
| 飽和計數率，連續 | 40 兆赫 |
| 最大計數/時間通道（計數深度） | 216- 1 |
| 最大時間通道數 | 65,536 |
| 溢出控制 | 無、停止、重復和糾正 |
| 采集時間 | 0.1 微秒至 100,000 秒 |
| 顯示間隔時間 | 10 毫秒至 100,000 秒 |
| 重復時間 | 0.1 微秒至 100,000 秒 |
| 與掃描同步（掃描同步輸入模式 | 來自掃描設備的像素、行和幀時鐘 |
| 路由 | 4 位，TTL |
| 計數使能 | 1 位，TTL |
| 實驗觸發 | TTL |
| 數據采集 | 先進先出/參數標記模式 |
| 方法 | 單個光子的參數標記，連續寫入磁盤 |
| 在線顯示 | 衰變函數、FCS、交叉-FCS、PCH MCS 軌跡 |
| FCS 計算 | 多頭算法、在線計算和在線擬合 |
| 衰變次數/波形記錄 | 無限制 |
| 峰值計數率 | 120 兆赫 |
| 持續計數率（總線傳輸限制） | 40 MHz（取決于軟件） |
| 最大計數/時間通道（計數深度） | 無限制 |
| 最大時間通道數 | 4096 |
| 板載 FIFO 緩沖器容量（光子，每個通道） | 1.750,000 |
| 宏定時器分辨率，內部時鐘 | 2 毫微秒，數據流中的 MOTF 條目標記溢出 |
| 路由 | 4 位，TTL/CMOS |
| 外部事件標記 | 4 位，TTL/CMOS |
| 實驗觸發器 | TTL/CMOS |
| 輸入實驗觸發器 | TTL |
| 操作環境 | |
| 操作系統 | Windows 10、Windows 11 |
| 總線連接器（插槽類型） | PCIe |
| 總功耗 | 約 12 W（+12 V |
| 尺寸 | 205 毫米 x 120 毫米 x 18 毫米 |
SPC-QC-004 模塊專業產品介紹
產品概述
Becker & Hickl 推出的 SPC-QC-004 是一款兼具三通道 TCSPC 與四通道時間標記功能的高性能模塊，集成于單塊 PCI Express 板上。該模塊在標準配置下提供三個并行 TCSPC 通道與一個公共參考通道，亦可配置為四個并行絕對光子定時通道使用。SPC-QC-004 具備高時間和空間分辨率、高峰值計數率以及超高的定時穩定性，適用于記錄光信號時間波形、順序記錄多波長數據、時間和參數標記記錄、觸發式快速時間序列曲線累積，以及同步熒光和磷光衰減記錄等多種應用場景。
核心性能指標
SPC-QC-004 的時間通道寬度低至 4 ps，IRF 寬度小于 39 ps FWHM，典型定時抖動為 16 ps RMS。該模塊具備出色的定時穩定性，在 16 ns 時間范圍內，超過 10 分鐘的定時漂移小于 5 ps RMS。低死區時間設計配合可調的 SYNC 延遲（±128 ns），使其能夠靈活適配多種實驗配置。峰值計數率高達 120 MHz，為快速動態過程的捕捉提供了充足的計數吞吐量。
光子通道與同步通道
光子通道采用恒分數鑒別器（CFD）原理，鑒頻器輸入帶寬為 4 GHz，優異輸入電壓范圍為 -30 mV 至 -500 mV，最小輸入脈沖寬度為 200 ps。閾值可調范圍為 0 至 -500 mV，零交叉調整范圍為 -100 mV 至 100 mV。
同步通道同樣采用恒分數鑒別器（CFD）原理，鑒頻器輸入帶寬為 4 GHz，優異輸入電壓范圍和最小輸入脈沖寬度與光子通道一致。頻率范圍為 0 至 150 MHz，支持 1、2、4 分頻，可調延遲范圍為 ±128 ns。
時間測量電路
SPC-QC-004 采用時間數字轉換器（TDC）原理進行時間測量。TDC 原理的優勢在于定時電子元件可以在 FPGA 中實現，因此可以在單塊 TCSPC 板上集成多個記錄通道。TDC 的另一特點是工作計數率極高，每個激光脈沖甚至可以檢測到多個光子。TDC 原理下，時間范圍在 4096 個時間通道配置下為 16 ns 至 72 μs，最小時間/通道為 4 ps，差分非線性度小于 1% RMS，死區時間為 8 ns。
數據采集方式一：直方圖模式
直方圖模式采用板載多維直方圖繪制過程，每個通道的峰值計數率為 120 MHz，連續飽和計數率為 40 MHz。最大計數/時間通道（計數深度）為 21? - 1，最大時間通道數為 65,536。溢出控制支持無、停止、重復和糾正選項。采集時間范圍為 0.1 μs 至 100,000 秒，顯示間隔時間為 10 ms 至 100,000 秒，重復時間為 0.1 μs 至 100,000 秒。與掃描同步模式下，支持來自掃描設備的像素、行和幀時鐘信號。路由為 4 位 TTL，支持計數使能控制（1 位 TTL）和實驗觸發（TTL）。
數據采集方式二：FIFO/參數標記模式
FIFO 參數標記模式對單個光子進行參數標記并連續寫入磁盤。在線顯示內容包括衰變函數、FCS、交叉-FCS、PCH MCS 軌跡。FCS 計算采用多頭算法，實現在線計算和在線擬合。衰變次數/波形記錄無限制，峰值計數率為 120 MHz，持續計數率（總線傳輸限制）為 40 MHz。最大計數/時間通道（計數深度）無限制，最大時間通道數為 4096。板載 FIFO 緩沖器容量為每個通道 1,750,000 個光子。宏定時器分辨率為 2 ns（內部時鐘），溢出時在數據流中以 MOTF 條目標記。路由為 4 位 TTL/CMOS，外部事件標記為 4 位 TTL/CMOS，實驗觸發器為 TTL/CMOS。
與 SPC-QC-104 的定位差異
SPC-QC-004 與 SPC-QC-104 采用相同的 TDC 核心技術和相似的通道架構，但 SPC-QC-004 不包含 FLIM/FIFO 成像模式，因此主要面向非成像類的時間分辨測量應用，如多波長熒光衰減記錄、光子相關性和單分子光譜學。該模塊在需要多個并行檢測通道而無需成像功能的場景中尤為適用，能夠以緊湊的單板方案替代多模塊系統。
軟件生態與數據分析
所有 SPC 系列模塊均隨附 SPCM 操作和測量軟件，SPCM 可在線計算和顯示（2D、3D）在多種操作模式下獲取的數據，包括衰變曲線、FCS 和 FCCS。SPCM 軟件正在不斷開發中，會經常更新以增加新功能并修復錯誤。對于高級熒光壽命單曲線數據分析，可使用 SPCImage NG。如需對動態效應進行高級可視化和分析，可使用 SPCDynamics。對于高級熒光相關光譜（FCS）和交叉相關（FCCS）數據分析，可使用 Burst Analyzer。此外，還提供 DLL 和 LabVIEW 驅動程序用于自動化和定制軟件集成，并支持使用 bhPy 進行自定義編程。
操作環境與物理規格
SPC-QC-004 模塊支持 Windows 10 和 Windows 11 操作系統，總線接口為 PCIe，總功耗約為 12 W（+12 V）。模塊物理尺寸為 205 mm × 120 mm × 18 mm。
