TCSPC & 高分解能マルチチャンネルイベントタイマー HydraHarp 500

HydraHarp 500は、ピコ秒のタイミング精度を持つ高精度タイムタガーおよびTCSPC（時間相関単一光子計数）ユニットです。多彩なトリガー方式と複数のインターフェースを備え、多数の入力チャンネルと高いデータスループットを求められるアプリケーションに最適です。
デモ機あります

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PicoQuant TCSPC（時間相関単一光子検出）・時間タグ付け装置一覧

TCSPC & 高分解能マルチチャンネルイベントタイマー HydraHarp 500 とは

HydraHarp 500は、最先端の研究アプリケーションの要件を満たすために、卓越した速度、精度、および柔軟性を統合しています。
ハイスループットの実験に対応し、ピコ秒レベルのタイミング分解能を実現。
さまざまなデバイス構成をサポートすることで、時間相関単一光子カウンティングとイベントタイミングにおける新基準を打ち立てます。
高い信頼性とシームレスな統合のために設計されたHydraHarp 500は、量子光学や材料科学などの多様な分野で優れた性能を発揮し、
厳しい環境下でも正確で再現性の高い結果を確実にします。

高分解能マルチチャンネルイベントタイマー／TCSPC HydraHarp 500の特長とメリット

シングルチャンネルで2 ps RMS、チャンネル間で3 ps RMSの卓越したタイミング精度
最先端の時間分解能1 psを実現
高度なチャンネル構成で最大16+1チャンネルまで拡張可能
CFD（コンスタント・フラクション・ディストリミネーター）またはエッジトリガーの選択が可能
USB 3.0およびeFPGAインターフェース経由の高速データリンクにより、最大85 Mcpsの持続的な時間タグ付け
超短デッドタイム 680 ps、チャンネル間のデッドタイムなし
多機能オンボード・イベント・フィルター搭載
マルチデバイス同期用のRef In／Ref Out／PPS In／White Rabbitインターフェースを装備
上級ユーザー向けに、FPGA追加による性能向上の余地
死角を減らし、より完全なデータ取得に寄与
デバイス接続によるチャンネル追加や長距離測定に対応
より容易な実験セットアップを実現

HydraHarp 500 の性能の詳細

卓越した時間分解能とタイミング精度

HydraHarp 500は1 psのベース分解能、2 ps RMS（シングルチャンネル）と3 ps RMS（チャンネル間）のジッタ、
そして< 680 psのデッドタイムを実現した時間デジタルコンバータです。
多くの最新の単一光子検出器の時間分解能と精度に妥協することなく、TCSPCのカウントレートの限界まで完全に利用することを可能にします。

柔軟なチャンネル構成と同期

HydraHarp 500は最大16個の同一検出チャンネルと同期チャンネルを装備しており、
CFDとエッジトリガで4+1～8+1、またはエッジトリガのみで8+1～16+1のいずれかを、
入力と同期目的で選択でき、お客様のニーズに合わせて使用いただけます。

各入力チャンネルのタイミングオフセットを調整可能

HydraHarp 500は、入力チャンネルごとに65536のヒストグラムビンを提供し、1ビンあたり40億カウント（32ビット）以上を収集できます。
各入力チャンネルには、1 psの分解能で±100 nsの範囲で調整可能なタイミングオフセット（遅延）が内蔵されています。
この独自の機能により、さまざまな実験セットアップ用に特別に調整されたケーブル長やケーブルディレイが不要になります。

多機能オンボードイベントフィルタ

HydraHarp 500は、ユーザー定義可能なオンボードイベントフィルターを搭載しており、
USBインターフェース経由で送信されるファイルサイズとデータ量を効率的に削減します。

外部FPGAボード用データインターフェース

複数の入力チャンネルでカウント・レートが高いアプリケーションでは、データの読み出し速度やコンピューターによるデータ処理速度が大きなボトルネックとなります。
これは、コンピュータに送られるデータサイズを小さくすることで回避することが可能です。
データの削減はHydraHarp 500のヒストグラムモードで行われ、コンピュータに送信されるTCSPCヒストグラムは、
ハードウェア自体によって入力信号の到着時間から計算されます。

TCSPC & 高分解能マルチチャンネルイベントタイマー HydraHarp 500 ソフトウェア

GUI

PicoQuant HydraHarp500 uniharp_screenshot_product_image

HydraHarp 500は、パラメータ設定、結果表示、データ管理を行うためのWindowsソフトウェアパッケージと、
高度な測定モードに対応した
UniHarpソフトウェア
が付属しています。これにより、フォトニクス、ライフサイエンス、材料科学、量子光学の研究者は、データ取得と解析を効率的に行うことができます。

高速プログラミングのためのAPI

PicoQuant Hydraharp500 snapi_code_screenshot

HydraHarp 500は、Python用wrapperのsnAPIに対応しており、Pythonの柔軟性と使いやすさでPicoQuantのTCSPCと時間タグ付け用電子機器の高速機能を利用できます。
snAPIは、シームレスな通信、効率的なデバイス設定、リアルタイムデータ処理を可能にし、カスタムアルゴリズムの作成やデータパイプラインの開発に役立ちます。
高度なデータ収集・解析には、
SymPhoTime（ライフサイエンス向け）
と
QuCoa（量子光学向け）
のソフトウェアスイートも利用可能です。

フルプログラミングも可能

HydraHarp 500は、C、C#、LabVIEW、Matlab、Pythonなどのプログラミング言語をサポートする包括的なライブラリを提供しており、
ユーザーは実験ニーズに合わせたカスタムソリューションを作成できます。デモコードも提供されているため、重要な機能にすぐにアクセスでき、簡単に使用を開始できます。

HydraHarp500 アプリケーション

※詳細外部英文ページに遷移

モデル	HydraHarp 500-S	HydraHarp 500-M
入力チャンネルと同期	HydraHarp 500-S 全入力で個別にソフトウェア調整可能なCFDまたはエッジトリガー	HydraHarp 500-M 全入力でエッジトリガー
検出器チャンネル数（同期入力に追加時）	4（ベースモデル、HydraHarp 500-S用）｜5〜8（ベースモデル＋チャンネルアップグレード）	4（ベースモデル、HydraHarp 500-M用）｜5〜16（ベースモデル＋チャンネルアップグレード）
トリガーエッジ	レベルトリガー：立ち下がり／立ち上がりエッジ（ソフトウェア調整可能）｜CFD：立ち下がりエッジ	レベルトリガー
入力電圧動作範囲（50 Ωへのパルスピーク値）	レベルトリガー：-1200 mV 〜 1200 mV｜CFD：-1200 mV 〜 -10 mV	-1200 mV 〜 1200 mV
入力電圧最大範囲（損傷レベル）	-2500 mV 〜 2500 mV	-2500 mV 〜 2500 mV
トリガーパルス幅	> 250 ps
時間デジタル変換器
最小タイムビン幅	1 ps
タイミング精度 *	代表値 3.5 ps RMS
タイミング精度／√2 *	代表値 2.5 ps RMS
デッドタイム	エッジトリガー時 < 680 ps、CFD時 < 6.8 ns
調整可能デッドタイム	> 160 ns（最小1 nsステップ）
各入力チャンネルの調整可能なプログラマブル時間オフセット	±100 ns、分解能1 ps
微分非線形性	< 5%（ピーク）、< 1% RMS（全測定範囲）
最大同期レート（周期パルス列）	1200 MHz（エッジトリガー）、140 MHz（CFD）
ヒストグラマー
カウント深度	32ビット（4,294,967,295カウント）
最大タイムビン数	131,072
フルスケール時間範囲	131 ns 〜 1.1 s
測定時間	1 ms 〜 100 h
入力チャンネルあたりピークカウントレート	1.5 × 10⁹ cps（最大1000イベントのバースト時）
全入力チャンネル合計の持続カウントレート	85 Mcps
TTTRエンジン（TTTR Engine）
T2モード分解能	1 ps
T3モード分解能	1 ps、2 ps、4 ps、8 ps、…、8.386 ms [2^n]
FiFoバッファ深度（レコード）	1億3400万イベント
測定時間	1 ms 〜 100時間
入力チャンネルあたりピークカウントレート	1.5 × 10⁹ cps（最大1000イベントのバースト時）
入力チャンネルあたり持続カウントレート**	80 Mcps
全入力チャンネル合計の持続カウントレート**	85 Mcps
トリガー出力（Trigger Output）
周期	プログラム可能、0.1 µs 〜 1.678 s（0.596 Hz 〜 10 MHz）
パルス幅	10 ns
ベースラインレベル	代表値 0 V
アクティブレベル（パルスピーク）	代表値 -0.7 V（50 Ω）
外部マーカー入力
数	4
入力タイプ	立ち上がり／立ち下がり時間 < 50 ns、HIGH（> 1.7 V）またはLOW（< 1.1 V）で > 50 ns、最大5 V
外部同期（External Synchronization）
Ref. IN	10 MHz｜200〜1500 mV p.p.｜50 Ω、AC結合
Ref. OUT	デフォルト：10 MHz｜White Rabbitモード：31.25 MHz｜250 mV p.p.｜50 Ω、AC結合
PPS IN	1 s、LVTTL
White Rabbitインターフェース	SFPモジュール用コネクタ
動作（Operation）
PCインターフェース	USB 3.0（5 Gbps）
PC要件	2コア以上、CPUクロック2 GHz以上、RAM 8 GB以上
OS	Windows 10/11
消費電力	≤ 50 W、屋内使用のみ、海抜2000 mまで
外形寸法（Dimension）
サイズ	305 × 350 × 95 mm
重量	3.3 kg（Sモデル）、3.5 kg（Mモデル）

^* タイミング精度を求めるには、同じ時間差を繰り返し測定し、その標準偏差（RMS誤差）を算出する必要があります。これは、パルスジェネレーターからの電気信号を分岐し、それぞれを別々の入力チャンネルに入力することで行います。測定されたパルス到達時刻の差を、対応する標準偏差とともに算出します。この標準偏差の値がRMSジッターであり、これをタイミング精度として規定しています。ただし、この時間差の算出には2回の時間測定が必要です。したがって、誤差伝播の法則により、シングルチャンネルのRMS誤差は、先に算出した標準偏差を√2で割ることで得られます。他製品との比較のため、このシングルチャンネルRMS誤差もあわせて記載しています。
^** 持続スループットは、構成およびホストPCの性能に依存します。