TCSPC & 拡張性マルチチャンネルイベントタイマー MultiHarp 160

MultiHarp 160
拡張性のあるマルチチャンネルイベントタイマーと & TCSPCユニット

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  • 5 ps の基本解像度を持つ最大 64 の独立した入力チャンネル
  • 16 チャネルの拡張ユニットを介して拡張可能
  • 共通の同期チャネル (最大 1.2 GHz の同期レート)
  • 非常に短いデッド タイム (650 ps)、チャネル全体でデッド タイムなし
  • FPGA リンクを介したデータ ストリームへのハードウェア アクセス
  • White Rabit対応機器
  • カスタム プログラミング用のドライバーとデモ コード

MultiHarp 160は、プラグアンドプレイのイベントタイマーおよび時間相関単一光子計数(TCSPC)ユニットとして設計されており、多数の高速かつ正確なタイミングチャンネルを必要とするアプリケーションに最適です。MultiHarp 160の高い品質と信頼性は、当社独自の5年保証に反映されています。

最大64入力チャンネルまでの拡張性

入力チャンネルの数は必要に応じて拡張できます: 本体 (MultiHarp 160 M) は16チャンネルを提供し、最大3つの拡張ユニット (MultiHarp 160 X) で拡張が可能です。各拡張ユニットは、イベントタイマーに16チャンネルを追加し、16、32、48または64の同期入力チャンネルを選択できます。またMultiHarp 160 M は、16 ~ 64 のすべての入力チャネルのタイミング基準として同期チャネルも備えています。この同期チャンネルは、最大1.2GHzの周期的な同期レートをサポートしています。すべての入力チャネルからのデータは、USB 3.0 インターフェイス経由でアクセス可能な単一のデータストリームに組み合わされます。 追加の同期ツールは必要としません。
MultiHarp 160 のすべてのチャネル (共通同期入力を含む) は検出器入力として使用可能で、例えば、同時計数または同時計数用に使用できます。 MultiHarp 160 は、フォワード スタート/ストップ操作を使用して複数の検出器で TCSPC を実行するのにも最適です。 ここで、共通同期チャネルにより、励起光源との同期が可能になります。

高速かつ精細なイベントタイミング

MultiHarp 160 のスマートに設計された Time-to-Digital コンバーター (5 ps の基本解像度、<650 ps のデッド タイム) により、多くの最新の単一光子検出器の時間分解能での妥協なしに、時間相関のある単一光子カウントの計数率の限界まで完全に活用できます。その超短デッドタイムにより、最新のピコ秒パルスレーザー (PMA ハイブリッドシリーズの検出器が必要です。) によって達成可能な最高の繰り返し周波数でも、励起サイクルごとに複数の光子を検出できます。また、各入力チャンネルには、トリガパラメータやタイミングオフセット、ホールドオフ時間などのパラメータ設定が容易に行えます。

外部FPGAボードを介したデータインターフェイス

複数の入力チャネルで高い計数率を使用するアプリケーションでは、データの読み取り速度やコンピューターによるデータ処理速度が主なボトルネックになります。このボトルネックは、コンピューターに送信されるデータ サイズを減らすことで回避できます。このようなデータ削減は、たとえば、MultiHarp 160 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。
最大限の柔軟性を実現するために、MultiHarp 160 の時間タグ付けデータ ストリームは、専用の FPGA インターフェイスを介して外部 FPGA ボードからアクセスできます。このようにして、データの前処理方法を特定のアプリケーションに合わせて調整できます。

ホワイトラビット対応イベントタイマー


ホワイトラビットは、サブナノ秒の精度と遠距離のデバイスの正確な同期を実現する、完全に決定論的なイーサネットベースのタイミングネットワークです。MultiHarp 160にはホワイトラビットインターフェースが搭載されているので、この新しい技術を使用しているセットアップにすぐに組み込むことができます。

仕様

入力チャンネルと同期 すべての入力で一定レベルでトリガー, ソフトウェアで調整可能software adjustable
検出器チャンネル数(同期入力への追加) 16 (メインユニット),32 (メインユニット + 第一拡張ユニット),48 (メインユニット + 第一、第二拡張ユニット),64 (メインユニット + 第一、第二、第三拡張ユニット)
入力電圧動作範囲(パルスピーク 50 Ω) -1200 mV ~ 1200 mV
入力電圧 最大範囲 (ダメージレベル) ±2500 mV
トリガーエッジ 立下り/立上りエッジ, ソフトウェアで調整可能
トリガーパルス幅 > 0.4 ns
デジタル変換への時間
最小時間ビン幅 5 ps
タイミング精度* < 45 ps rms
タイミング精度 / √2* < 32 ps rms
デッドタイム < 650 ps (ソフトウェアを介して、1 ns のステップで最大 160 ns まで増やすことができます。)
各入力チャンネル用調整可能なプログマブル時間オフセット ±100 ns, 分解能 5 ps
微分非直線性 < 10 % ピーク, < 1 % rms (全測定範囲にわたって)
最大同期率 (周期的パルス列) 1.2 GHz
ヒストグラマー
カウント深度 32 bit (4 294 967 295 カウント)
フルスケール時間範囲 328 ns ~ 2.74 s (選択された分解能に依存: 5, 10, 20, …, 41 943 040 ps)
時間ビン最大数 65 536
入力チャンネルごとのピークカウント率 2048イベント対して1.5 × 109 カウント/秒
総合持続計数率, 全ての入力チャンネルわたった合計 8入力チャンネルの列ごと 166 × 106 カウント/秒 
TTTR エンジン
T2 モード分解能 5 ps
T3 モード分解能 5, 10, 20, …, 41 943 040 ps
FiFoバッファ深度 (記録) 268 435 456 イベント
入力チャンネルごとのピークカウント率 2048 イベントに1.5 × 109 カウント/秒
総合持続カウント率, 全ての入力チャンネルにわたった合計** 80 × 106 カウント/秒 (USB 3.0 インターフェイスを介して)
FPGA
データインターフェイス
スループット T2/T3 モード 200 × 106 カウント/秒
スループット T2 ダイレクトモード (T2DM) 200 × 106 counts/sec per row of 8 input channels,+full SYNC input data rate
トリガー出力
期間 プログラム可能, 0.1 µs ~ 1.678 s (0.596 Hz ~ 10 MHz)
パルス幅 10 ns typ.
ベースラインレベル 0 V typ.
アクティブレベル (パルスピーク) -0.5 V typ. (50 Ω)
外部マーカー入力
数量 4
入力タイプ LVTTL, < 50 ns 立上り/立下り時間, > HIGH または LOWで50 ns (1 µs で最大 5V ), ソフトウェアでホールドオフ hold-off 調整可能
外部同期
参照標準 IN/OUT 10 MHz 50 Ω AC結合, 1V PP
PPS IN 1 s, LVTTL
ホワイトラビットインターフェイス SFPモジュール用コネクタ
操作
PC
インターフェイス
USB 3.0
PC 要求仕様 Dual Core CPU 以上,  最小2 GHz CPUクロック, 最小 4 GB メモリ
OS Windows 8/10
消費電力 最大 200 W

**タイミング精度を決定するためには、時間差を繰り返し測定し、その測定値の標準偏差(rmsエラー)を計算する必要があります。これは、パルス発生器からの電気信号を分割し、2つの信号をそれぞれ別の入力チャンネルに供給することで行われます。測定されたパルス到達時間の差と、それに対応する標準偏差が計算されます。後者の値は、タイミング精度を指定するために使用するrmsジッターです。しかし、このような時間差を計算するには、2回の時間測定が必要です。そこで、誤差伝搬の法則に従い、先に算出した標準偏差を√2で割ることで、単一チャンネルのrms エラーを求めます。他社製品との比較のために、ここではこの単一チャンネルrms エラーも明記しています。
 
** 持続的スループットは、ホストPCの構成と性能に依存します。

TTTR modes

アプリケーション

  • 一致相関
  • 量子通信
  • 線形光量子計算
  • 量子もつれ
  • 拡散光トモグラフィー
  • TD-fNIRS
  • LIDAR/測距/SLRv
  • 時間分解蛍光
  • 光電子デバイスの時間応答特性評価
  • 時間分解フォトルミネッセンス (TRPL)
  • 蛍光寿命イメージング (FLIM)
  • 蓄光寿命イメージング (PLIM)
  • マルチカラー ライフタイム イメージング
  • 蛍光相関分光法 (FCS)
  • 蛍光寿命相関分光法 (FLCS)
  • 単一分子分光法/検出
  • TRPLイメージング

データシート関連

MultiHarp 160データシート
時間相関型単一光子計数 (TCSPC)テクニカルノート

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