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TCSPC & MCS ボード(PCIeインターフェイス装備）TimeHarp 260

TimeHarp 260
TCSPC と MCS ボード(PCIeインターフェイス）

  • 1 つまたは 2 つの独立した入力チャンネルと共通の同期チャンネル
    (最大 100 MHz)
  • 25 ps (PICO モデル) または 250 ps (NANO モデル) ベース解像度の 2 つのモデル
  • ベース解像度 2.5 ns の PICO モデルの「ロングレンジモード」オプション
  • 非常に短いデッドタイム (PICO モデルでは < 25 ns、NANO モデルでは < 2 ns)
  • 最大 40 Mcps の継続的なカウント率での時間タグ付け
  • 32 768 個のヒストグラム チャネル
  • 25 ps (PICO モデル) または 250 ps (NANO モデル) の解像度で各チャネルで調整可能な遅延
  • 遅い繰り返し率で効率を高めるマルチストップ機能
  • プログラム可能なトリガー出力
  • 2 つの検出チャネルを備えたモジュールの (蛍光寿命) イメージングまたはその他の制御イベントのための外部同期信号
  • オプション: カスタム プログラミング用のドライバーとデモ コード

TimeHarp 260は、コンパクトで使いやすい、PCIeインターフェース用の時間相関単一光子計数（TCSPC）およびマルチチャンネル・スケーリング（MCS）ボードです。、ボードはTDC 設計に基づいており、高い時間分解能でも超短いデッドタイム実現しています。このボードは、ベース解像度が25ps（PICOモジュール）または250ps（NANOモジュール）の2つのバージョンがあります。TimeHarp 260 の高品質と信頼性は、独自の 5 年間の限定保証によって表されます。

高フレキシブル使用のための複数入力

TimeHarp 260の各バージョンには、1つ（シングルバージョン）または2つ（デュアルバージョン）の独立した検出チャンネルと、追加の共通同期入力を備えた異なる構成があります。同期入力を含むすべてのチャンネルは、同時計数相関実験のための独立したタイミングチャンネルとして使用できます。また別の方法として、共通の同期入力は、高速の励起光源を用いたTCSPCに使用することも可能です。その他の入力は、TCSPCの独立した検出器チャンネルとして使用できます。この場合、TimeHarp 260は、100 MHzまでの安定した繰り返し周波数を持つモードロックレーザの完全な繰り返し周波数でのフォワード開始-停止操作を可能にします。

高分解能TCSPC用 PICOモジュール

TimeHarp 260 PICOは、高いタイミング分解能のために設計されています。デジタル分解能は25ps、タイミングジッターは20psで、一般的な光子検出器のタイミング分解能とよく合致ます。
すべての入力チャネルには、立ち下がりエッジで感度がある、ソフトウェアで調整可能な一定分数弁別器 (CFD) が装備されています。
TimeHarp 260 PICO の超短デッドタイムはチャネルあたり 25 ns 未満であるため、非常に高い測定レートが可能です。 機器の微分非直線性が非常に低いことに加えて、優れたデータ品質が得られます。
TimeHarp 260 PICOのヒストグラムの時間範囲は、オプションの「ロングレンジモード」で秒単位まで拡張できます。このモードでは、ボードの基本分解能が2.5 nsに切り替わり、デッドタイムも<2.5 nsに短縮されます。これにより、1枚のボードでピコ秒から秒までのダイナミクスを研究することができます。

MCSとほぼデッドタイムのない相関のための NANO モジュール

TimeHarp 260 NANO は、適度な時間分解能で究極的に短いデッドタイムを実現するように設計されています。
PICO モデルとまったく同じように、すべての入力での一致相関、または同期入力に接続された光源トリガーを使用した TCSPC に使用できます。デッド タイムが短く、ヒストグラムの範囲が長いため、従来のマルチ チャネル スケーラー (MCS) アプリケーションに特に適しています。 ソフトウェアで調整可能な弁別器と極性スイッチにより、TimeHarp 260 NANO を幅広い信号およびトリガー ソースに接続できます。ボードのマルチストップ機能により、非常に高い検出器カウント率でありながら、それに対応する遅い励起率で、数秒の時間範囲まで長寿命の蛍光およびルミネセンス減衰を効率的に記録できます。

各入力チャンネルでディレイ（遅延）が調整可能

各入力チャネルには、25 ps の解像度 (PICO モデル) または 250 ps の解像度 (NANO モデル) で ±100 ns の範囲の内部で遅延が調整可能です。この独自の機能により、実験設定の変更のために特別に調整されたケーブル長やケーブル遅延の必要がなくなります。

時間タグ付け操作


個々の光子イベントと、その到着時刻をすべてのチャネルで記録する時間タグ付きモードにより、フォトン ダイナミクスの最も洗練されたオフライン分析が可能になります。
時間タグ付き時間分解 (TTTR) データは、最大 1 000 000 カウント/秒のカウント率で FCS 実験を監視するために、リアルタイムで相関させることができます。 外部マーカー信号は、2 つの検出チャネルを備えたバージョンでサポートされており、スキャナーなどの他のハードウェアと同期するために使用できます (例：蛍光寿命イメージング (FLIM) など)

プログマブル トリガー アウトプット

また、TimeHarp 260は、0.1 µs～1678 sのパルス周期（0.596 Hz～10
MHzの繰り返し周波数に対応）を生成できるトリガー出力を備えています。この機能は、例えば、外部のレーザーを制御するために使用することができます。

仕様

モデルTimeHarp 260 PICOTimeHarp 260 NANO
入力チャンネルと同期コンスタント・フラクション・ディスクリミネーター（CFD）定電圧レベルトリガー
検出器チャンネル数（同期に追加時）1（SINGLE）または2（DUAL）1（SINGLE）または2（DUAL）
入力電圧範囲（50 Ωへのパルスピーク値）0 mV 〜 -1200 mV｜最適値：-100 mV 〜 -200 mV-1200 mV 〜 1200 mV
入力電圧 最大範囲（損傷レベル）±1500 mV±2500 mV
トリガーエッジ立ち下がりエッジ立ち下がりまたは立ち上がりエッジ、ソフトウェア調整可能
トリガーパルス幅0.5 〜 30 ns> 0.5 ns
トリガーパルスに必要な立ち上がり／立ち下がり時間最大2 ns—
時間デジタル変換器
最小タイムビン幅25 ps｜オプションの「ロングレンジモード」：2.5 ns250 ps *
タイミング精度 **< 20 ps rms｜オプションの「ロングレンジモード」：< 1 ns rms< 250 ps rms **
タイミング精度／√2 **< 14 ps rms｜オプションの「ロングレンジモード」：< 710 ps rms< 180 ps rms **
デッドタイム< 25 ns｜オプションの「ロングレンジモード」：< 2.5 ns< 2 ns
入力チャンネルあたりピークカウントレート40 × 106 カウント/秒｜オプションの「ロングレンジモード」：最大128イベントのバースト時に 400 × 106 カウント/秒最大96イベントのバースト時に 1000 × 106 カウント/秒
持続カウントレート（チャンネルあたり）40 × 106 カウント/秒40 × 106 カウント/秒
最大同期レート（周期パルス列）100 MHz100 MHz
各入力チャンネルの調整可能な遅延範囲±100 ns、分解能25 ps±100 ns、分解能250 ps *
微分非線形性< 2%（ピーク）、< 0.2% rms（全測定範囲）< 2%（ピーク）、< 0.2% rms（全測定範囲）
ヒストグラマー
カウント深度32ビット（4,294,967,296カウント）32ビット（4,294,967,296カウント）
最大タイムビン数32,76832,768
フルスケール時間範囲819 ns 〜 1.71 s（選択した分解能に依存：25 ps、50 ps、100 ps、…、52.42 µs）｜オプションの「ロングレンジモード」：81.92 µs 〜 171 s（選択した分解能に依存：2.5 ns、5 ns、10 ns、…、5242 ms）8.19 µs 〜 17.1 s（選択した分解能に依存：250 ps、500 ps、…、524.2 µs）**
測定時間1 ms 〜 100時間1 ms 〜 100時間
持続スループット（全チャンネル合計）***代表値 30 × 106 イベント/秒（ホストPCの構成と性能に依存）代表値 30 × 106 イベント/秒（ホストPCの構成と性能に依存）
TTTRエンジン（TTTR Engine）
T2モード分解能25 ps｜オプションの「ロングレンジモード」：2.5 ns250 ps *
T3モード分解能25 ps、50 ps、100 ps、…、52.42 µs｜オプションの「ロングレンジモード」：2.5 ns、5 ns、10 ns、…、5242 ms250 ps、500 ps、1 ns、…、524.2 µs **
FiFoバッファ深度（レコード）8,388,608イベント8,388,608イベント
測定時間1 ms 〜 100時間1 ms 〜 100時間
持続スループット（全チャンネル合計）***代表値 40 × 106 イベント/秒代表値 40 × 106 イベント/秒
トリガー出力（Trigger Output）
（利用可否）オプションのロングレンジモードとの併用時のみ利用可能常時有効
周期プログラム可能、0.1 µs 〜 1678 s（0.596 Hz 〜 10 MHz）プログラム可能、0.1 µs 〜 1678 s（0.596 Hz 〜 10 MHz）
パルス幅（代表値）10 ns10 ns
ベースラインレベル（代表値）0 V0 V
アクティブレベル（パルスピーク）-0.7 V-0.7 V
外部マーカー入力
数4（2検出チャンネル搭載モデルのみ利用可能）4(2検出チャンネル搭載モデルのみ利用可能)
入力タイプTTL、立ち上がり／立ち下がり時間 < 10 ns、パルス幅 > 50 nsTTL、立ち上がり／立ち下がり時間 < 10 ns、パルス幅 > 50 ns
動作（Operation）
PC要件デュアルコアCPU（x86チップセット）、CPUクロック1.5 GHz以上、メモリ1 GB以上デュアルコアCPU（x86チップセット）、CPUクロック1.5 GHz以上、メモリ1 GB以上
OSWindows 8.1/10/11 ****Windows 8.1/10/11 ****
消費電力≤ 15 W（PC内部電源より供給）≤ 15 W（PC内部電源より供給）

* ベース分解能250 psのTimeHarp 260 Nano（2015年以降出荷）に適用されます。それ以前の基板は分解能1 nsですが、ご依頼によりアップグレードで250 psに変更できます。
** 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。
**** AMD製プロセッサチップを推奨します。

アプリケーション

  • 時間分解蛍光
  • 蛍光寿命イメージング（FLIM）
  • 燐光寿命イメージング（PLIM）
  • 蛍光相関分光法（FCS）
  • 蛍光寿命相関分光法（FLCS）
  • フェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）
  • 誘導放出抑制顕微鏡法（STED）
  • デュアルフォーカス蛍光相関分光法（2fFCS）
  • パルスインターリーブ励起（PIE）
  • 蛍光異方性（偏光）
  • 単一分子分光法/検出
  • 一重項酸素
  • 時間分解フォトルミネッセンス（TRPL）
  • TRPLイメージング
  • ランタニドアップコンバージョン
  • 束の純度
  • LIDAR / 測距/ SLR
  • アンチバンチング
  • 一致相関
  • クォンタムコミュニケーション
  • 量子もつれ
  • 量子テレポーテーション
  • 量子情報処理
  • 陽電子消滅寿命分光法（PALS）
  • オプトエレクトロニクスデバイスの時間応答特性評価
  • トーマス・ボリンジャー単光子法
  • ミューオン寿命実験

データシート関連

TimeHarp 260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