規(guī)格

SPC-QC-004 模塊專業(yè)產(chǎn)品介紹

產(chǎn)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(shí)間標(biāo)記功能的高性能模塊，集成于單塊 PCI Express 板上。該模塊在標(biāo)準(zhǔn)配置下提供三個(gè)并行 TCSPC 通道與一個(gè)公共參考通道，亦可配置為四個(gè)并行絕對(duì)光子定時(shí)通道使用。SPC-QC-004 具備高時(shí)間和空間分辨率、高峰值計(jì)數(shù)率以及超高的定時(shí)穩(wěn)定性，適用于記錄光信號(hào)時(shí)間波形、順序記錄多波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、時(shí)間和參數(shù)標(biāo)記記錄、觸發(fā)式快速時(shí)間序列曲線累積，以及同步熒光和磷光衰減記錄等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

核心性能指標(biāo)

SPC-QC-004 的時(shí)間通道寬度低至 4 ps，IRF 寬度小于 39 ps FWHM，典型定時(shí)抖動(dòng)為 16 ps RMS。該模塊具備出色的定時(shí)穩(wěn)定性，在 16 ns 時(shí)間范圍內(nèi)，超過 10 分鐘的定時(shí)漂移小于 5 ps RMS。低死區(qū)時(shí)間設(shè)計(jì)配合可調(diào)的 SYNC 延遲（±128 ns），使其能夠靈活適配多種實(shí)驗(yàn)配置。峰值計(jì)數(shù)率高達(dá) 120 MHz，為快速動(dòng)態(tài)過程的捕捉提供了充足的計(jì)數(shù)吞吐量。

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，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(diào)延遲范圍為 ±128 ns。

時(shí)間測(cè)量電路

SPC-QC-004 采用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC）原理進(jìn)行時(shí)間測(cè)量。TDC 原理的優(yōu)勢(shì)在于定時(shí)電子元件可以在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)，因此可以在單塊 TCSPC 板上集成多個(gè)記錄通道。TDC 的另一特點(diǎn)是工作計(jì)數(shù)率極高，每個(gè)激光脈沖甚至可以檢測(cè)到多個(gè)光子。TDC 原理下，時(shí)間范圍在 4096 個(gè)時(shí)間通道配置下為 16 ns 至 72 μs，最小時(shí)間/通道為 4 ps，差分非線性度小于 1% RMS，死區(qū)時(shí)間為 8 ns。

數(shù)據(jù)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(gè)通道的峰值計(jì)數(shù)率為 120 MHz，連續(xù)飽和計(jì)數(shù)率為 40 MHz。最大計(jì)數(shù)/時(shí)間通道（計(jì)數(shù)深度）為 21? - 1，最大時(shí)間通道數(shù)為 65,536。溢出控制支持無、停止、重復(fù)和糾正選項(xiàng)。采集時(shí)間范圍為 0.1 μs 至 100,000 秒，顯示間隔時(shí)間為 10 ms 至 100,000 秒，重復(fù)時(shí)間為 0.1 μs 至 100,000 秒。與掃描同步模式下，支持來自掃描設(shè)備的像素、行和幀時(shí)鐘信號(hào)。路由為 4 位 TTL，支持計(jì)數(shù)使能控制（1 位 TTL）和實(shí)驗(yàn)觸發(fā)（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)行參數(shù)標(biāo)記并連續(xù)寫入磁盤。在線顯示內(nèi)容包括衰變函數(shù)、FCS、交叉-FCS、PCH MCS 軌跡。FCS 計(jì)算采用多頭算法，實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算和在線擬合。衰變次數(shù)/波形記錄無限制，峰值計(jì)數(shù)率為 120 MHz，持續(xù)計(jì)數(shù)率（總線傳輸限制）為 40 MHz。最大計(jì)數(shù)/時(shí)間通道（計(jì)數(shù)深度）無限制，最大時(shí)間通道數(shù)為 4096。板載 FIFO 緩沖器容量為每個(gè)通道 1,750,000 個(gè)光子。宏定時(shí)器分辨率為 2 ns（內(nèi)部時(shí)鐘），溢出時(shí)在數(shù)據(jù)流中以 MOTF 條目標(biāo)記。路由為 4 位 TTL/CMOS，外部事件標(biāo)記為 4 位 TTL/CMOS，實(shí)驗(yàn)觸發(fā)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(shù)和相似的通道架構(gòu)，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(shí)間分辨測(cè)量應(yīng)用，如多波長(zhǎng)熒光衰減記錄、光子相關(guān)性和單分子光譜學(xué)。該模塊在需要多個(gè)并行檢測(cè)通道而無需成像功能的場(chǎng)景中尤為適用，能夠以緊湊的單板方案替代多模塊系統(tǒng)。

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，SPCM 可在線計(jì)算和顯示（2D、3D）在多種操作模式下獲取的數(shù)據(jù)，包括衰變曲線、FCS 和 FCCS。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)程序用于自動(dòng)化和定制軟件集成，并支持使用 bhPy 進(jìn)行自定義編程。

操作環(huán)境與物理規(guī)格

SPC-QC-004 模塊支持 Windows 10 和 Windows 11 操作系統(tǒng)，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。