SPC-130IN 系列

规格

SPC-130IN 系列 TCSPC 模块专业产品介绍

产品概述

Becker & Hickl 推出的 SPC-130IN 系列是一款高端性能的单光子计数（TCSPC）模块，具备低至 ps 范围的高时间分辨率，同时保持合理的价格定位。该系列包含 SPC-130IN、SPC-130INX 和 SPC-130INXX 三种版本，是荧光寿命应用和时间相关记录的理想选择，具有最高的精度，可提供精确的时间信息。该计时模块适用于传统的荧光寿命实验、漫射光层析成像、停流实验、单分子检测和 FCS/寿命组合实验。该模块可升级为 SPC-180N，用于荧光寿命成像显微镜（FLIM）和其他激光扫描应用。

所有 SPC-130IN 系列模块均采用高速 PCI-Express（PCIe）接口，可轻松安装在几乎所有 PC 中，或配置为独立的定时装置。硬件接口可实现极高的数据传输速率，尤其是在参数标记模式下。

版本选择与时间分辨率性能

SPC-130IN 系列继承自 SPC-180N 技术，三种版本的时间范围和时间分辨率各不相同。

在最小时间通道宽度方面，SPC-130IN 为 813 fs，SPC-130INX 为 405 fs，SPC-130INXX 则达到 203 fs。在内部定时抖动（RMS）和 IRF 宽度（FWHM）方面，SPC-130IN 为 2.5 ps / 6.6 ps，SPC-130INX 为 1.6 ps / 3.5 ps，SPC-130INXX 为 1.1 ps / 2.8 ps。NX 版本，尤其是 NXX 版本，是超快 HPM（混合）探测器和超导铌探测器的理想选择。

信号输入特性

SPC-130IN 系列模块的信号输入端特别经过过压硬化处理，可靠坚固，即使在恶劣条件下也能使用。当为 OEM 应用大量订购时，该模块可提供前所未有的性价比。

光子通道与同步通道

光子通道采用恒分数鉴别器（CFD）原理，鉴频器输入带宽为 4 GHz。电子时间分辨率 FWHM/RMS 分别为：SPC-130IN 小于 6.6 ps / 2.5 ps，SPC-130INX 小于 3.5 ps / 1.6 ps，SPC-130INXX 小于 3 ps / 1.1 ps。IRF 最大时间差在 100 秒内小于 0.4 ps RMS。最佳电压输入范围为 -30 mV 至 -500 mV，最小输入脉冲宽度为 200 ps。阈值可调范围为 0 至 -500 mV，零交叉调整范围为 -100 mV 至 100 mV。

同步通道同样采用恒分数鉴别器（CFD）原理，鉴频器输入带宽为 4 MHz。最佳电压输入范围为 -30 mV 至 -500 mV，最小输入脉冲宽度为 200 ps，频率范围为 0 至 150 MHz，支持 1、2、4 分频。阈值可调范围和零交叉调整范围与光子通道相同。

时幅转换器与 ADC

时幅转换器采用斜坡发生器/偏置放大器原理。TAC 范围方面，SPC-130IN 为 50 ns 至 5 µs，SPC-130INX 为 25 ns 至 2.5 µs，SPC-130INXX 为 12.5 ns 至 125 ns。偏置放大器增益为 1 至 15，偏移为 TAC 范围的 0% 至 50%。时间范围（含偏置放大器）分别为：SPC-130IN 为 3.3 ns 至 5 µs，SPC-130INX 为 1.67 ns 至 2.5 µs，SPC-130INXX 为 0.834 ns 至 125 ns。ADC 采用 50 ns 带纠错功能的闪存 ADC，差分非线性小于 0.5% 有效值，典型值小于 1% 峰值。

数据采集方式一：直方图模式

直方图模式采用板载多点直方图绘制过程，死区时间为 80 ns，与计算机速度无关。饱和计数率达 12 MHz，有用计数率为 6 MHz。最大计数/时间通道（计数深度）为 2¹⁶-1，溢出控制支持无、停止、重复和纠正选项。采集时间范围为 0.1 µs 至 100,000 秒，重放间隔时间为 10 ms 至 100,000 秒，重复时间为 0.1 µs 至 100,000 秒。顺序记录通过内存交换实现无限制记录。路由为 7 位 TTL，支持计数使能控制（1 位 TTL）和输入实验触发器（TTL）。

数据采集方式二：FIFO/参数标记模式

FIFO 参数标记模式对单个光子进行参数标记并连续写入磁盘。在线显示内容包括衰减函数、FCS、交叉-FCS、PCH MCS 轨迹。FCS 计算采用 Multi-tau 算法，实现在线计算和在线拟合。衰减次数/波形记录无限制，死区时间为 80 ns。峰值饱和计数率为 12 MHz，持续计数率（总线传输限制）为 5 MHz。最大计数/时间通道（计数深度）无限制，输出数据格式（ADC/宏时间/路由）为 12/12/4。板载 FIFO 缓冲器容量为 2 × 10⁶ 个光子。宏定时器分辨率在内部时钟下为 25 ns，12 位，溢出时在数据流中以 MOTF 条目标记；在同步输入时钟下为 10 ns 至 100 ns，12 位。路由为 4 位 TTL，外部事件标记为 4 位 TTL，支持实验触发器（TTL）。

需要注意的是，SPC-130IN 模块具有所有标准光子分布模式、连续流模式和 FIFO（时间标记）模式，但该定时模块没有成像模式。因此其在应用方向上与 SPC-180N 系列有所区分，主要面向非成像类的时间分辨测量需求。

软件生态与数据分析

所有 SPC 系列模块均随附 SPCM 操作和测量软件，可在线计算和显示（2D、3D）在多种操作模式下获取的数据，包括衰减曲线、FCCS 等。SPCM 软件经过积极的持续开发，会经常更新以增加新功能并修正错误。对于高级荧光寿命单曲线数据分析，可使用 SPCImage NG。如需对动态效应进行高级可视化和分析，可使用 SPCDynamics。对于高级荧光相关光谱（FCS）和交叉相关（FCCS）数据分析，可使用 Burst Analyzer。此外，还提供 DLL 和 LabVIEW 驱动程序，用于实现自动化和定制软件集成。

操作环境与物理规格

SPC-130IN 系列模块的工作环境要求为 Windows 10 系统，建议 8 GB 以上内存和 64 位操作系统。电脑接口为 PCIe，使用 1 个 PCIe 插槽，功耗约为 12 W（+12 V）。模块物理尺寸为 230 mm × 130 mm × 18 mm。可支持最多 4 个模块并行操作，并提供多模块软件包，例如 SPC-132IN、SPC-133IN 和 SPC-134IN。

技术原理

bh SPC 模块采用多维 TCSPC 原理，该原理是经典 TCSPC 过程的延伸。探测器检测周期性光信号的单光子，TCSPC 电子装置测量信号（激发）周期内的光子时间，并建立信号周期内的光子分布。

在传统工艺的基础上，bh 技术还能确定光子的其他参数，如波长、图像区域内的原点、激发波长、样品受到外部刺激的时间、激发光额外调制周期内的时间。光子分布是根据信号周期内的光子时间和其中一个或多个附加参数建立起来的。这一过程的结果是多波长荧光衰变数据、荧光寿命图像、多波长寿命图像、多激发衰变数据或多激发 FLIM 数据、样品内快速动态变化的衰变数据或 FLIM 数据，或荧光/磷光衰变组合数据或 FLIM/PLIM 数据。