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Becker&Hickl发布新产品SPC-QC-104 三通道TCSPC/FLIM模块

SPC-QC-104 TCSPC/FLIM模块在一块PCI-Express板上有三个平行的TCSPC/FLIM通道,有一个共同的参考通道。另外,该模块也可以用四个绝对光子计时通道进行操作。该模块具有高时间和空间分辨率、高峰值计数率和超高的定时稳定性。

SPC-QC提供了记录光信号的时间波形、顺序记录多波长记录、时间和参数标签记录、FLIM、空间和时间马赛克FLIM、快速时间序列曲线和图像的触发积累以及同步FLIM/PLIM的常用模式。SPC-QC在bh的SPCM TCSPC/FLIM数据采集和控制软件下运行。数据分析由bh公司的SPCImage NG软件进行。

如下图所示, 平行记录三幅FLIM图像的例子。

与SPC-130、-150、-160和-180 TCSPC模块使用TAC/ADC原理不同,SPC-QC使用直接时间-数字(TDC)转换。这两种原理在下图中得到了说明。左图为TAC-ADC原理。它在起始脉冲(通常是光子)和停止脉冲(通常是激光器的参考脉冲)之间使用线性电压斜率。该电压被转换为一个数字数据字,表示激光脉冲序列中光子的时间。
TDC的原理如右图所示。来自检测器的光子脉冲和来自激光器的参考脉冲通过延迟元件链被发送。定时逻辑查看延迟链中的数据,确定光子和激光脉冲的开始-停止对,并以这种方式确定激光脉冲序列中光子的时间位置。从这些数据中,通常的TCSPC/FLIM的光子分布被建立起来。

TDC原理的优点是可以在FPGA(现场可编程门阵列)中实现定时电子装置。因此,在一块TCSPC板上可以实现多个记录通道。TDC优于TAC的另一个特点是TDC原理可以工作在极高的计数率上。甚至每个激光脉冲检测几个光子都是可能的。在实践中,计数率受到堆积、探测器-鉴别器组合中的死区时间、探测器在高计数率下的计时性能下降的限制,当然还有样品在不发生光降解的情况下提供计数率的能力。
在缺点方面,时间分辨率比TAC ADC原理低得多。下图给出了SPC-180NXX和SPC-QC-104的电子IRF的比较。SPC-180NXX(左)的IRF宽度为2.8 ps FWHM,SPC-QC-104(右)的IRF宽度为48 ps FWHM。尽管48 ps FWHM对于TDC来说是一个很好的数值,但SPC-QC-104并没有充分利用超快探测器的时间分辨率,如SSPD、MCP-PMT和超快混合探测器。

另一个关键特征是定时稳定性。多年来,稳定性是TDC的一个问题。在SPC-QC-104中,通过新的TDC-逻辑结构,稳定性问题已基本得到解决。下图是SPC-180 NXX和SPC-QC-104的定时稳定性比较。对于SPC-180 NXX来说,IRF第一时刻的稳定性优于0.4 ps RMS,对于SPC-QC-104来说,优于5 ps RMS(注意不同的时间尺度)。尽管SPC-QC没有达到SPC-180NXX的稳定性,但可能的时间漂移仍然远远低于IRF宽度,因此在实际应用中很少出现问题。

SPC-QC-104是一个基于TDC的TCAPC FLIM模块。它有三个平行的TCSPC/FLIM通道和一个公共参考通道。另外,该模块也可以用四个平行的绝对光子计时通道来操作。该模块具有较高的峰值计数率和相当快的时间分辨率。SPC-QC的电子IRF宽度为48 ps FWHM,内部定时抖动为20 ps RMS,定时稳定性为5 ps RMS,可用于大量的荧光衰变和FLIM应用。SPC-QC-104在需要多个平行检测通道的应用中特别有吸引力,而SPC-150或-180模块的多模块系统显得过于笨重或过于耗电。同时缺点是,SPC-QC-104不能利用超快单光子探测器的全部时间分辨率,如SSPD、MCP-PMT或混合PMT。在使用此类探测器的应用中,应使用bh SPC系列,最好是SPC-150NX、SPC-150 NXX、SPC-180NX或SPC-180NXX