規(guī)格

SPC-180N 系列 TCSPC / FLIM 模塊專業(yè)產(chǎn)品介紹

產(chǎn)品概述

Becker & Hickl 推出的 SPC-180N 系列是用于熒光壽命成像顯微鏡（FLIM）的高性能模塊，具備優(yōu)秀的時(shí)間分辨率和出色的定時(shí)穩(wěn)定性。該系列包含 SPC-180N、SPC-180NX 和 SPC-180NXX 三種版本，適用于熒光壽命測(cè)量、單分子光譜分析、FCS 和 FCCS 記錄、FLIM、Mosaic FLIM、FLITS 以及 FLIM / PLIM 組合應(yīng)用。該模塊也是各種掃描顯微鏡 FLIM 升級(jí)的基礎(chǔ)。

所有 SPC-180N 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。新接口可實(shí)現(xiàn)高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在快速 FLIM 應(yīng)用中不易出現(xiàn)總線飽和和 FIFO 溢出的情況。SPC-180N 系列模塊還配備了一個(gè)與 TCSPC 定時(shí)電子元件并行的快速計(jì)數(shù)器，使數(shù)據(jù)采集軟件能夠建立 FLIM 圖像，其強(qiáng)度在最高計(jì)數(shù)率下仍保持線性。

版本選擇與時(shí)間分辨率性能

SPC-180N 模塊具有與 SPC-150N 系列相同的超快定時(shí)電子元件，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-180N 為 813 fs，SPC-180NX 為 405 fs，SPC-180NXX 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-180N 為 2.5 ps / 6.6 ps，SPC-180NX 為 1.6 ps / 3.5 ps，SPC-180NXX 為 1.1 ps / 2.8 ps。NX 版本，尤其是 NXX 版本，專為超快探測(cè)器、SSPD 和超快混合探測(cè)器而設(shè)計(jì)。

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-180N 為 6.6 ps / 2.5 ps，SPC-180NX 小于 3.5 ps / 1.6 ps，SPC-180NXX 小于 3 ps / 1.1 ps。IRF 最大時(shí)間差異（有效值）在 100 秒內(nèi)小于 0.4 ps。優(yōu)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(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 GHz。優(yōu)異輸入電壓范圍為 -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-180N 為 50 ns 至 5 μs，SPC-180NX 為 25 ns 至 2.5 μs，SPC-180NXX 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-180N 為 3.3 ns 至 5 μs，SPC-180NX 為 1.67 ns 至 2.5 μs，SPC-180NXX 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)直方圖繪制過程，死區(qū)時(shí)間為 80 ns，與計(jì)算機(jī)速度無關(guān)。飽和計(jì)數(shù)率達(dá) 12 MHz，最大計(jì)數(shù)/時(shí)間通道為 16 位，溢出控制支持無、停止、重復(fù)和更正選項(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。序列記錄由可編程硬件序列器實(shí)現(xiàn)，通過內(nèi)存交換、曲線模式和掃描模式進(jìn)行無限制記錄。掃描同步來自掃描設(shè)備的像素、線和幀信號(hào)。路由為 7 位 TTL，實(shí)驗(yàn)觸發(fā)器為 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)行時(shí)間和波長(zhǎng)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 曲線。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）典型值為 5 MHz。最大計(jì)數(shù)/時(shí)間通道（計(jì)數(shù)深度）無限制，輸出數(shù)據(jù)格式（ADC/宏時(shí)間/路由）為 12/12/4。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；在同步時(shí)鐘下為 10 ns 至 100 ns，12 位。外部路由為 4 位 TTL，外部事件標(biāo)記為 4 位 TTL，支持輸入計(jì)數(shù)使能控制和輸入實(shí)驗(yàn)觸發(fā)器。

數(shù)據(jù)采集方式三：FIFO/參數(shù)標(biāo)記成像模式

FIFO 參數(shù)標(biāo)記成像模式從時(shí)間和波長(zhǎng)標(biāo)記數(shù)據(jù)建立圖像，在線顯示在不同時(shí)間和波長(zhǎng)窗口中最多可顯示 8 幅圖像。與掃描儀同步通過幀時(shí)鐘、行時(shí)鐘和像素時(shí)鐘脈沖實(shí)現(xiàn)，探測(cè)器/波長(zhǎng)通道數(shù)為 1 至 16。在 64 位 SPCM 軟件下，時(shí)間通道數(shù)可設(shè)置為 64、256、1024 或 4096。單探測(cè)器通道的圖像分辨率分別為：64 通道時(shí)達(dá) 4096 × 4096 像素，256 通道時(shí)為 2048 × 2048 像素，1024 通道時(shí)為 1024 × 1024 像素，4096 通道時(shí)為 512 × 512 像素。16 個(gè)探測(cè)器通道下，相應(yīng)分辨率分別為 1024 × 1024、512 × 512、256 × 256 和 128 × 128 像素。

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)算和顯示在多種操作模式下獲取的數(shù)據(jù)，包括衰減曲線、FLIM、FCS、FCCS 等。SPCM 軟件正在不斷開發(fā)中，會(huì)經(jīng)常更新以增加新功能并修復(fù)錯(cuò)誤。對(duì)于高級(jí)熒光壽命成像（FLIM）和單曲線數(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-180N 系列模塊的工作環(huán)境要求為 Windows 8/10 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，功耗約為 12 W（+12 V）。模塊物理尺寸為 230 mm × 130 mm × 18 mm。可支持多達(dá) 4 個(gè)模塊的并行操作，并提供多模塊軟件包，例如 SPC-182NX、SPC-183NX 和 SPC-184NX。

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)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。TCSPC 過程的時(shí)間分辨率遠(yuǎn)高于使用相同探測(cè)器進(jìn)行模擬記錄的分辨率，因?yàn)楣庾用}沖時(shí)間的測(cè)定精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其寬度。在傳統(tǒng)工藝基礎(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，最終生成多波長(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)。