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577673 - Academica-e

1. urwa Figura 21 P gina de configuraci n del programa principal En rojo los controles para determinar el tipo de datos que adquiere el Lock In Amplifier Los datos obtenidos son seleccionados con el Cluster de adquisici n Es posible obtener las componentes en fase y cuadratura de la se al o la amplitud y la fase de la misma En el canal 1 podemos seleccionar la componente en fase X o la amplitud R y en el canal 2 la componente en cuadratura Y o la fase El n mero de puntos es el n mero de muestras que toma el programa en cada posici n de la l nea de desplazamiento despu s se calcula la media de todos ellos La velocidad de muestreo es la velocidad a la que es muestreada la se al en banda base Despu s los datos son guardados en un archivo 22 upna guztiak erresalbatu dira Prueba Microsoft Excel po iom Home Insert Page Layout Formulas Data Review View Add Ins d cut Calibri u Aa sl Biwrp Text Date m Copy S ee une Format Painter Ln SE E S m uim 5 Merge amp Center gt EX rica ee er Insert Clipboard la Font Ta Alignment Number f Styles l Al 6 fe 3 29 2011 w la B kE Eu Sullka Lau m mnl dmn 1 3 29 2011l 4 52 PM Step Size 0 001000 2 3 Values of X Values of Y Position 4 3 87E 08 5 23E 06 20 5 4 55E 07 8 68E 08 20 000937 6 4 16E 07 1
2. Sensivity do IU a du none _ T nber of po Reference Acquisition Cinema ne Y DHNCUO Figura 17 P gina de configuraci n del programa principal En rojo los controles para establecer la configuraci n inicial del Lock In Amplifier e ock In amplifier Control es utilizado para seleccionar el instrumento y direcci n de bus GPIB e nput Signal Cluster permite establecer los par metros relacionados con la se al de entrada Resistencia de entrada Tierra Acoplamiento y Filtro de entrada e Reference Cluster determina los par metros de la se al de referencia Normalmente la se al de referencia ser externa pero en caso de no tener una se al de referencia procedente del modulador ptico se deber a seleccionar la referencia manual y seleccionar sus par metros 18 e Low Pass Filter Cluster es usado para determirar los par metros del filtro de salida del Lock In Amplifier e Sensitivity Cluster establece la sensibilidad y reserve din mica ganancia del Lock In Amplifier e Acquisition Cluster permitre la selecci n del tipo de data recibido el numero de muestras medido en cada iteraci n y la tasa de muestreo del the Lock In amplifier Inicializar la l nea de desplazamiento Configuration Scan Error EST Lock In Amplifier File Path a rt npul Sign al Low Pass Filter AH p Stage Stettings Ended E ram rima Pm 5
3. 23 4 3 Programa busca pulsos Este programa es ejecutado antes del programa principal para encontrar las posiciones de la l nea de desplazamiento donde se encuentra el pulso Teraherzio Entonces el usuario puede seleccionar la posici n inicial y el n mero de posiciones que se deben recorrer en el programa principal La estructura de programa es muy similar a la del programa principal pero no es necesario guardar los datos en un archivo Las p ginas de configuraci n y de errores son id nticas a las del programa principal ya que son imprescindibles para el funcionamiento de los instrumentos que componen el espectroscopio La p gina de medidas es ligeramente diferente a la del programa principal En este caso se han a adido varios botones para controlar la l nea de desplazamiento durante la ejecuci n del programa La gr fica muestra la amplitud de la sefial en cada posici n de la l nea de desplazamiento El intervalo mostrado se puede determinar mediante los controles Move To y Move until Cada vez que son modificados los valores de estos controles se inicia una nueva toma de medidas Configuration Scan Error File Path Maximum fe Position Maximum Position 0 000 EF 10 852 752 65 E 55 55 4 52 E 352 3 252 E 1 52 E 0 52 pz Initial Position Final Position Step Size Move To Move Until Figura 23 P gina de configuraci n del programa Busca Pul
4. C lculo del grosor de la muestra Para calcular el grosor de la muestra se puede utilizar cualquiera de de los dos par metros as como el coeficiente de extinci n aunque el ndice de refracci n es m s preciso al ser las variaciones de amplitud menores Es importante una buena determinaci n del grosor para obtener el valor real de los coeficientes De los dos m todos propuestos el primero es menos preciso pero el rango en el que funciona es mayor ya que al aumentar el grosor la amplitud de los coeficientes disminuye y por lo tanto el valor de la amplitud de la frecuencia que debemos medir Temperatura de la muestra Los par metros calculados presentan dependencia de la temperatura de medida El ndice de refracci n no presenta variaciones muy significativas sin embargo el coeficiente de absorci n puede ser muy diferente Las muestras enfriadas hasta unos 4 K presentan un coeficiente de absorci n con mas picos de absorci n y mejor diferenciados que en el caso de realizar la medida a temperatura ambiente Esto es debido a la estructura molecular de la substancia y a las vibraciones que estas presentan 42 7 Manual de usuario 7 1 Manual de usuario del programa Principal The front panel has three functions allow users to select the parameters of the measurement shows the data while the measurement process and if there is an error showing the code of the error It is divided in three pages one for each function Config
5. ESCUELA T CNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES Y DE TELECOMUNICACI N Titulaci n INGENIERO DE TELECOMUNICACI N T tulo del proyecto DESARROLLO Y OPTIMIZACI N DE LA TOMA Y EL AN LISIS DE DATOS EN ESPECTROSCOPIA TERAHERZIO igo Tanco Urzaiz Daniel Lasaosa Medarde Pamplona 18 de Noviembre de 2011 ndice N 9 Introducci n Objetivos Antecedentes y estado del arte 3 Generaci n de pulsos Teraherzio 3 2 Detecci n de pulsos Teraherzio 3 3 Espectroscopio 3 4 An lisis de datos 3 5 Determinaci n del grosor de las muestras Desarrollo del trabajo 4 Implementaci n del sistema 4 2 Programa Principal 4 3 Programa Busca Pulsos 4 4 Calculo de coeficientes y del grosor de la muestra 4 5 Procesado de se al 4 6 Programa Coeficientes 4 7 Calibraci n del sistema 4 8 Efectos de la temperatura Estudio econ mico Conclusiones Manual de usuario 7 1 Manual de usuario programa Principal 7 2 Manual de usuario del programa Busca Pulsos 7 3 Manual de usuario del programa Coeficientes Manual del programador 8 1 Manual del programador del programa Principal 8 2 Manual del programador del programa Busca Pulsos 8 3 Manual del programador del programa Coeficientes Bibliograf a 10 Anexos 10 1 Anexo I Gr ficas y resultados 10 2 Anexo II Especificaciones del Lock In Amplifier 10 3 Anexo III Especificaciones de la L nea
6. Errors can be produced by the stage the lock in amplifier or the file 46 u Universidad P blica de Navarra afarrosko nibertsitate Publikoa Eskubide guztiak erresalbatu dira 7 2 Manual de usuario del programa Busca Pulsos This program is used before the main program to find the pulse It explores the area defined by the user When an exploration is finished it is possible to start a new one Then the user can set the initial position and the number of steps in the main program The structure of the program is very similar to the main program but it is no necessary to save the data in a file Configuration Page The configuration page 1s the same of the Main Program It permits the configuration of the spectroscopy system The controls and buttons have the same function than in the other program It is recommended to use the same configuration in both programs 47 Scan Page Conde Error The scan page 1s also very similar but now there are same buttons to control the stage movement Moves stage continuously on the left sense Moves the stage one position on the left sense Moves the stage one position on the right sense Moves the stage continuously on the right sense 0 000 Moves the stage to this position 4 Moves the stage until this position 48 u Universidad P blica de Navarra Nafarroako Publik Unibertsitate Publikoa Todos los derechos reser
7. Portnumber Baudrate f E Step Size IS Initial Position Initial Position Number af positions of Number af positions Lock In Amplifier Input Signal Channel 1 Display Channel 2 Display Lock In Amplifier E u Configuration File Path E open or create anurite onl Files Header First the program sets the communication with the instruments and configures them It is possible to distinguish three parts one to configure the Stage other to configure the Lock in Amplifier and another one to create a new file 53 44 upna Main Loop Step gt 132 Number of Correct Iterations File Path 3 No Error In Stage No Error In Lock In Amplifier No Error In Position The main loop of the program takes data moves the Stage and saves data First it checks if the Stage is in the correct position sending the corresponding request If it is true the program reads data from de lock in amplifier and calculates the data average Then the program reads the position of the stage After the stage 1s moved and the averages and the position are written in the file There is also a function to calculate the maximum and minimum values Case structures are used to detect errors and to guarantee the execution order The main loop is finished when an error occurs all the positions are measured or when the user sto
8. reas de aplicaci n de los sistemas basados en ondas Teraherzio Existen c maras Teraherzio que pueden detectar objetos sospechosos debajo de la ropa desde unos 25 metros de distancia Los cristales moleculares y biomol culas presentan picos de absorci n propios de cada substancia Esta propiedad unido al hecho de que papel cart n y pl sticos son transparentes a la radiaci n Teraherzio permite la detecci n de explosivos y de drogas ilegales incluso en sobres bolsas o maletines upna Figura 2 Imagen del interior de un malet n Se puede apreciar un cuchillo una botella y una pistola Adem s los objetos met licos como pistolas o cuchillos pueden ser detectados por su silueta El principal problema de estas aplicaciones est en el tiempo necesario para obtener las im genes de los objetos analizados Tambi n podemos encontrar aplicaciones en la industria alimentaria La detecci n de cuerpos extra os en comestibles se realiza con detectores de metales y rayos X El primer m todo solamente es posible detectar metales y el segundo se trata de una radiaci n ionizante por lo que su uso est restringido La radiaci n Teraherzio podr a sustituir a estos m todos en el control de calidad en la industria alimentaria Hasta ahora en los experimentos realizados solo se ha logrado penetrar un cent metro por lo que no es todav a pr ctico para casos reales La radiaci n Terhaerzio tambi n tiene aplicaciones en la industria farmac
9. 26E 07 20 001875 7 3 28 07 2 97 07 20 002813 8 2 02E 07 4 25E 07 20 00375 9 5 14E 08 5 00E 07 20 004687 10 1 06E 07 5 16E 07 20 005625 11 2 57E 07 4 69E 07 20 006563 12 3 74E 07 3 67E 07 20 0075 13 4 46E 07 2 18E 07 20 008437 14 4 62E 07 4 30E 08 20 009375 15 4 23E 07 1 42E 07 20 010313 16 3 29E 07 3 12E 07 20 01125 17 1 87E 07 4 57E 07 20 012188 18 8 48E 09 5 61E 07 20 013125 19 1 88E 07 6 04E 07 20 014063 20 3 86E 07 5 82E 07 20 015 21 5 69E 07 4 98E 07 20 015938 22 7 26E 07 3 66E 07 20 016875 23 8 43E 07 1 98E 07 20 017813 24 9 06E 07 5 77E 09 20 01875 25 9 0 07 1 9 07 20 019688 26 8 43E 07 3 99E 07 20 020625 27 7 17 07 5 86 07 20 021563 28 5 24E 07 7 39E 07 20 0225 29 3 09E 07 8 29E 07 20 023438 30 9 06E 08 8 57E 07 20 024375 31 1 10E 07 8 26E 07 20 025312 32 2 64E 07 7 37 07 20 02625 En la cabecera del archivo est n guardados la fecha y hora de la medida y el tama o de los Figura 22 Muestra de un archivo creado por el espectroscopio desplazamientos en mm La primera columna muestra los datos medidos en el canal 1 del Lock In Amplifier en este caso se trata de la componente en fase de la se al La segunda columna contiene los datos procedentes del canal 2 en esta ocasi n la componente en fase de la se al y la tercera la posici n de la l nea de desplazamiento en la que han sido medidos estos datos
10. A PU LUE TU CANO Uh AAA NAAA RA PTT TT TT dd IA PP O PEO CA ION Coeficiente de absorci n del cido nicot nico 76 Eskubide guztiak erresalbatu dira En estas gr ficas aparecen los par metros de los coeficientes del cido nicot nico tanto con ondulaciones como corregidos por los dos m todos vistos en este trabajo __ O S _ Y M _ WE N kes ___ Es EN 3 LAVAGE AYE AP Pre E E AA Nas O UH 8B 0 0 2 HI M j l A o AMT LL _ CCAA _ Ae L LLL YA YY NN OS sawu ndice de refracci n y coeficiente de absorci n del cido nicot nico con oscilaciones Azul y sin oscilaciones eliminadas por cancelaci n de eco Rojo y por el t rmino Fabry Perot Verde 77 Todos los derechos reservados Eskubide guztiak erresalbatu dira 10 2 Anexo II Especificaciones del Lock In Amplifier Features amp Specifications The SR810 Lock In Amplifier and SR830 Lock In Amplifier provide high performance at a reasonable cost The SR830 simultaneously displays the magnitude and phase of a signal while the SR810 displays magnitude only Both instruments use digital signal processing DSP to replace the demodulators output filters and amplifiers found in conventional lock ins The SR810 and SR830 provide uncompromised performance with an operating range of 1 mHz to 1
11. Amplifier se conecta al ordenador mediante un bus de datos GPIB El sistema ya est instalado pero a n no puede ser utilizado es necesario un software que configure y controle los dos instrumentos antes mencionados y guardes los datos recibidos Para ello se han realizado dos programas uno para buscar el buscar el pulso en la l nea de retardo y otro para la obtenci n de las medidas propiamente dichas El primero de estos programas sirve para determinar las posiciones de la l nea de desplazamiento que debemos recorrer Debe ser utilizado antes del programa principal en el que utilizaremos los resultados obtenidos en l 17 4 2 Programa principal El programa principal tiene como objetivos principales permitir a los usuarios seleccionar los par metros de la medida mostrar los datos obtenidos durante el proceso de medida y en el caso de que ocurra un error durante la ejecuci n del programa mostrar el c digo del error y la causa de este El programa est dividido en tres p ginas una para cada funci n que realiza Pagina de configuraci n La p gina de configuraci n sirve para seleccionar los par metros del Lock In Amplifier y de la l nea de desplazamiento antes de iniciar el proceso de toma de medidas Configuration Scan Error ock In Amplifier File Path xj Input Signal Low Pass Filter Stage Stettings JjSnderdedvokage com E r r tem L gt put s b 1 n
12. Float Sensivity m put Notch Blow Noise _ an TEN Reference Acquisition Jens HN 1 jJ C p du er of Point Mo anual usa Figura 18 P gina de configuraci n del programa principal En rojo los controles para establecer la configuraci n inicial de la l nea de desplazamiento En la p gina de configuraci n encontramos un cluster para inicializar la l nea de desplazamiento Es importante seleccionar el n mero de puerto correcto al que est conectado el controlador de la l nea de desplazamiento as como la velocidad de la conexi n para establecer la comunicaci n entre el ordenador y la l nea de desplazamiento La velocidad de la conexi n debe ser la misma en que la seleccionada manualmente en el controlador de la l nea de desplazamiento Los otros controles del cluster sirven para seleccionar la posici n inicial el tama o de los desplazamientos y el n mero de muestras que vamos a tomar del pulso Teraherzio El tama o de los desplazamientos est directamente relacionado con la frecuencia de muestreo del espectroscopio La p gina de medidas se utiliza durante el proceso de toma de medidas Su funci n principal es representar los datos de adquiridos en tiempo real y el control de la ejecuci n del programa 19 P gina de medidas lo M 1 Configuration Scan Error File Path Maximum Position Time Position b Minimum
13. de Desplazamiento up 1 Introducci n La regi n Teraherzio ha sido una de las ltimas del espectro electromagn tico en ser explorada Las dificultades para la generaci n y detecci n de ondas as como la alta absorci n atmosf rica en ese rango de frecuencias fueron la causa de este retraso La regi n Teraherzio est definida aproximadamente entre 0 1 y 10 THz entre la regi n de Microondas y la regi n Infrarroja Infrared Wisible Ultraviolet A Hz 1 GHz 0 1 THz 10 THz 0 4PHz 0 8PHz 0 1 Ehz 0 1 YHz Frequency km 30 cm 3mm 30 um 780nm 390nm 3 nm 3 pm Wavelength Figura 1 Espectro electromagn tico Actualmente gracias al desarrollo de l seres ultrarr pidos los problemas para la generaci n y detecci n de pulsos Teraherzio han sido resueltos B sicamente existen dos m todos de generaci n y detecci n de basados en l seres ultrarr pidos el primero utilizando la fotocorriente transitoria en un material semiconductor y la segunda basada en efectos no lineares a trav s de rectificaci n ptica en cristales electro pticos La radiaci n Teraherzio es considerada no invasiva debido a la baja energ a de los fotones Ha sido demostrado que las sustancias secas no polares y no met licas como el papel cart n y pl sticos son transparentes a la radiaci n Teraherzio La radiaci n Teraherzio tiene un gran n mero de aplicaciones en diferentes campos 8 La seguridad y la defensa son las principales
14. de refracci n de la galactosa medido en el laboratorio 73 PTET TTT TT TTT PY TET TT j j TTT TT j LE LLL ee SRR HILL LLL A sa A MAR RRA Coeficiente de absorci n de galactosa medido el laboratorio Los picos del coeficiente de absorci n se corresponden con los que aparecen te ricamente aunque en este caso el pico principal tiene una mayor amplitud Esto puede ser debido al c lculo de la FFT de los pulsos o a que se ha realizado un filtrado en los coeficientes te ricos 74 x rre iu dei Se ha realizado una comparativa entre los dos m todos propuestos para la eliminaci n de las ondulaciones En este caso podemos comprobar que la eliminaci n de dichas ondulaciones por cualquiera de los dos m todos produce resultados similares en los coeficientes DENN NN Maa AUS NUS RLA wl me Fo wi Ga IO ACI AI MR m t aa ndice de refracci n y coeficiente de absorci n de la galactosa con oscilaciones Azul y sin oscilaciones eliminadas por cancelaci n de eco Rojo y por el t rmino Fabry Perot Verde 75 Acido Nicot nico Manualmente se midi un grosor de 380 um y con el programa 382 um En este caso la cancelaci n de las oscilaciones se ha realizado aplicando el t rmino Fabry Perot ndice de refracci n de acido nicot nico A _ TET TTT UELLE E Lia LLL C MA CAMA CAI Ea CAI AAA
15. grosor de las muestras La determinaci n del tama o de las muestras se basa en las ondulaciones que aparecen al calcular los coeficientes con el m todo de extracci n visto anterior La frecuencia de oscilaci n de dichas oscilaciones est relacionada con el grosor ptico de la muestra El grosor ptico de la muestra se define como el producto del ndice de refracci n del material por el grosor de la muestra En las muestras con una fuerte que presenten una fuerte absorci n o sean excesivamente gruesas puede que no aparezcan las oscilaciones anteriormente mencionadas por lo que no ser a posible calcular el grosor de dichas muestreas Para calcular el grosor de la muestra se han considerado diversos algoritmos 3 4 La aplicaci n de dichos algoritmos requiere un nuevo c lculo de los coeficientes aplicando el t rmino Fabry Perot antes 1gnorado 5 La ecuaci n 7 no puede ser resuelta sin conocer el valor del grosor de la muestra por lo que se realiza un barrido de este par metro Para cada valor del grosor de la muestra se computan los 15 coeficientes con el m todo del cap tulo anterior Utilizando los coeficientes se determina el valor del t rmino Fabry Perot y posteriormente se vuelven a calcular los coeficientes del material aplicando el t rmino Fabry Perot obtenido 5 En este m todo de extracci n la forma de onda de los coeficientes depende del grosor de la muestra utilizado en el c lculo Al real
16. ha calculado la FFT inversa Finalmente el eco es substra da a la se al muestra Es necesaria una precisa determinaci n del grosor de la muestra para calcular la se al eco y colocarla en la posici n correcta para restarla a la se al muestra Eecho _ T12 P2 d R21 P2 d R21 P2 d T21 Ereference w Pai 17 Signal mesured Echo a Signal without echo m 2106 be pea EE MES Dum bus IE 7 E 1 Amplitude 5E 10 EET zen ES RETE uestis 1 9 0 E 12 3E 12 bE 12 BE 12 18 11 1 2E 11 1 4E 11 1 6E 11 1 5E 11 E 11 Time Figura 31 La imagen representa el pulso muestra rojo la se al eco rojo y la se al sin eco verde La se al eco es nula hasta que la primera reflexi n es medida La se a sin eco es pr cticamente la misma que la se al con eco excepto en la zona donde se encuentra el primer eco Los siguientes ecos no tienen la amplitud necesaria para modificar la se al en exceso 33 Pre processed Post processed mis 1 69 h 1 68 br 1665 on on 1 E Oh R 1 l z 1 61 1 6 26 z 3 Amplitude cn bu 1 1 58 0 223698 0 5 0 75 1 ES 1 75 2 225 29 Eu Frequency Pre procesed Post processed 0 2 0 4 0 6 0 6 il 1 2 1 4 1 6 1 8 2 2 4 2 6 2 8 3 Time Las im genes muestran el ndice de refracci n y el coeficiente de abso
17. incidente Los portadores electr n hueco son generados solamente cuando el l ser incide en el semiconductor Como el pulso l ser es mucho m s corto que el pulso Teraherzio los portadores electr n hueco son acelerados por un campo el ctrico pr cticamente constate Este campo el ctrico constante es el valor del pulso en un instante del tiempo Por tanto la corriente generada es proporcional a este campo el ctrico por lo que obtendr amos una muestra del pulso upna Para completar el muestreo del pulso necesitamos una l nea de retardo para mover el pulso laser con respecto del pulso Teraherzio para obtener muestras de posiciones diferentes sampling Sampling t Sampling 7 Sampling Sampling Figura 6 Proceso de muestreo del pulso upna 3 3 Espectroscopio El espectroscopio Teraherzio con el que vamos a trabajar presenta la estructura t pica de este tipo de sistema 2 El l ser que emite pulsos de unos 20 femtosegundos de duraci n es dividido en dos haces diferentes mediante un beamspliter Un haz se utiliza en la generaci n de los pulsos Teraherzio haz de bombeo y el otro en la detecci n de dichos pulsos haz de prueba La l nea de desplazamiento con un espejo var a la diferencia de longitud de ambos haces lo que permite cambiar la posici n de muestreo del pulso Teraherzio Se realiza el muestreo visto en el apartado anterior Cada posici n de la l nea de desplazamiento se
18. interruptions generated by users or by the program This loop 1s executes some actions when the user pushes a button or changes any value on the configuration page during the exploration When the user modifies the initial and the final position of the exploration it moves the stage to the first position sets the sense of the stage and initialize the exploration Each case in the loop is the code of the program that is executed when the interruption has occurred Event loop is finished immediately after the main loop is finished 61 8 3 Manual del programador del programa Coeficientes The coefficient program could be separated in four parts The first one reads the files created by the Lock In Amplifier the second calculates the thickness of the sample the next one eliminates the oscillations the fourth one filters the signal and the last one save the coefficients in a file Reading the files This 1s the first part of the program It reads the files created by the Lock In Amplifier i The files are read by the ReadFiles vi function Then the coefficients are calculated using a thickness of 1 m The function CoefficientsCalculation vi allows phase extrapolation The program finishes when the stop button is pushed upna 62 Thickness calculation options The simple thickness is calculated in this part of the program It also calculates the coefficients with the correct thickness The parameter used in thickness ca
19. is phase locked to the reference signal 78 Auto Functions Auto functions allow parameters that are frequently adjusted to automatically be set by the instrument Gain phase offset and dynamic reserve are each quickly optimized with a single key press The offset and expand features are useful when examining small fluctuations in a measurement The input signal is quickly nulled with the auto offset function and resolution is increased by expanding around the relative value by up to 100x Harmonic detection is no longer limited to only the 2F component Any harmonic 2F SF nF up to 102 kHz can now be measured without changing the reference frequency Analog Inputs and Outputs Both instruments have a user defined output for measuring X R X noise Aux1 Aux 2 or the ratio of the input signal to an external voltage The SR830 has a second user defined output that measures Y O Y noise Aux 3 Aux 4 or ratio The SR810 and SR830 both have X and Y analog outputs rear panel that are updated at 256 kHz Four auxiliary inputs 16 bit ADCs are provided for general purpose use like normalizing the input to source intensity fluctuations Four programmable outputs 16 bit DACs provide voltages from 10 5 V to 410 5 V and are settable via the front panel or computer interfaces Internal Memory The SR810 Lock In has an 8 000 point memory buffer for recording the time history of a measurement at rates up to 512 samples s The SR830 has
20. 02 kHz and 100 dB of drift free dynamic reserve Input Channel The SR810 and SR830 Lock In Amplifiers have differential inputs with 6 nV VHz input noise The input impedance is 10 MO and minimum full scale input voltage sensitivity is 2 nV The input can also be configured for current measurements with selectable current gains of 10 and 10 V A A line filter 50 Hz or 60 Hz and a 2x line filter 100 Hz or 120 Hz are provided to eliminate line related interference However unlike conventional lock in amplifiers no tracking band pass filter is needed at the input This filter is used by conventional lock ins to increase dynamic reserve Unfortunately band pass filters also introduce noise amplitude and phase error and drift The DSP based design of these lock ins has such inherently large dynamic reserve that no tracking band pass filter is needed Extended Dynamic Reserve The dynamic reserve of a lock in amplifier at a given full scale input voltage is the ratio in dB of the largest interfering signal to the full scale input voltage The largest interfering signal is defined as the amplitude of the largest signal at any frequency that can be applied to the input before the lock in cannot measure a signal with its specified accuracy Conventional lock in amplifiers use an analog demodulator to mix an input signal with a reference signal Dynamic reserve is limited to about 60 dB and these instruments suffer from poor stability output dri
21. 1 Anexo I Gr ficas y resultados Diamante La muestra de diamante es la utilizada para realizar la calibraci n del sistema La muestra se midi manualmente obteniendo un grosor de 920 um y con el programa Coeficientes obtuvimos un grosor de 922 um Aplicando la cancelaci n de eco de la se al y realizando un peque o filtrado para suavizar las curvas obtenemos los siguientes par metros WWW ndice de refracci n del diamante c _ d j Lu Ll LLL RO j j At ILS IL Du a d Lo pp Lal HL f l T AM da d bad lio Mp HEIL B fj B HL A ILL LEE TE DLE TE BOUE B HL HH E HE NIN OH APSE LL HI HE EE H HH HH HE FN FH rae EE 1 Bi sa zz Et ME Bi HLELEELLELELELEELEEEBELULEBDELHE EE r UE E AE MEAE E M EIU yA III AI AU VL vd yy ug NOAA M Coeficiente de absorci n del diamante upna 70 Todos los de chos r ados Eskubide enerne ecu tu dit Glucosa La glucosa ha sido tambi n otro de las substancias utilizadas para la calibraci n del sistema Las medidas tomadas han sido comparadas con otras realizadas por Zhang Tao y Yan 7 B0 FO 60 50 30 Absorbance cm 1 20 Frequency THz ndice de refracci n y coeficiente de absorci n de la glucosa 7
22. Antenas 2 0 0 WEIL En el precio de todos los componentes est n incluidos tanto los sistemas de alimentaci n como los controladores cuando son necesarios El precio del l ser y de la mesa ptica es aproximado ya que fueron adquiridos para otros experimentos anteriormente Con el conjunto de espejos lentes y soportes ocurre la misma situaci n que con el l ser y la mesa ptica por lo que se ha valorado el precio aproximadamente Las antenas han sido fabricadas en la Universidad de Freiburg Alemania El precio se debe a un acuerdo de colaboraci n entre dicha universidad y el Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis upna 40 6 Conclusiones Labview El software Labview es uno de los m s importantes que permite el control de instrumentos y adquisici n de se al Debido a su popularidad los fabricantes de instrumentos desarrollan sus propios drivers para Labview para facilitar el uso de sus instrumentos Normalmente los drivers son por el fabricante de los instrumentos aunque tambi n es posible encontrarlos en la p gina web de National Instruments Debemos modificar y combinar dichos driver para conseguir que el programa realice la funci n que queremos Tambi n es posible crear drivers a partir de comandos de bajo nivel de programaci n Otra ventaja de Labview con respecto a otros softwares para el control de instrumentos es la posibilidad de realizar el procesado de se al con el m
23. ED bar graph X R X noise Aux 1 or Aux 2 The display can also be any of these quantities divided by Aux 1 or Aux 2 4 digit LED display with 40 segment LED bar graph Y O Y noise Aux 3 or Aux 4 The display can also be any of these quantities divided by Aux 3 or Aux 4 X Y R can be offset up to 105 96 of full scale X Y R can be expanded by 10x or 100x 4 digit LED display 10 V output of X R X noise Aux 1 or Aux 2 Updated at 512 Hz 10 V output of Y O Y noise Aux 3 or Aux 4 Updated at 512 Hz In phase and quadrature components 10 V updated at 256 kHz 4 BNC inputs 10 V 1 mV resolution sampled at 512 Hz 4 BNC outputs 10 V 1 mV resolution Internal oscillator analog output Internal oscillator TTL output The SR810 has an 8k point buffer The SR830 has two 16k point buffers Data is recorded at rates to 512 Hz and read through the computer interfaces Trigger synchronizes data recording Provides power to the optional SR550 SR552 and SR554 preamplifiers 80 General Interfaces Power Dimensions Weight Warranty IEEE 488 2 and RS 232 interfaces standard All instrument functions can be controlled and read through IEEE 488 2 or RS 232 interfaces 40 W 100 120 220 240 VAC 50 60 Hz 17 x 5 25 x 19 5 WHL 23 lbs One year parts and labor on defects in materials and workmanship 81 Model Motion and positioning Traval ranga Integrated sensor Sensor resolution Design resoluti
24. Index of Refraction Se midi la substancia manualmente y se obtuvo un grosor de 550 um El valor calculado por el programa fue 566 um En el c lculo de los par metros se ha utilizado la t cnica de cancelaci n de eco 71 ndice de refracci n de la glucosa medido en el laboratorio AAA LL LLL E LL LE LL bee ee ee e e A bee e eap la epe cfe JANE O A Titi iit fi SA A AE T L I Coeficiente de absorci n de la glucosa medido el laboratorio El valor del coeficiente de absorci n medido difiere ligeramente del valor te rico 7 Esto es debido a un error del programa en la determinaci n del grosor de la muestra Los picos del coeficiente de absorci n se corresponden con los te ricos por lo que la medida de los pulsos por parte del espectroscopio es correcta 72 Galactosa Una tercera substancia con la que se calibr el espectroscopio fue la galactosa Se midi un grosor de 920 um y el programa calcul un grosor de 922 um 5 S Index of Refraction Absorbance cm e e n5 10 15 25 An Frequency THz ndice de refracci n y coeficiente de absorci n de la galactosa 7 En el c lculo de los coeficientes se realizo la cancelaci n del eco ndice
25. It should be used when there are any high peaks in the coefficient The option Filter Low Frequencies filter the low frequencies with a narrow filter and the high frequencies with a wide one It is used when there are peaks in the coefficient The first value indicates the bandwidth of the low pass filter applied to the refraction index The other two values are the bandwidth applied to the absorption coefficient the first one to the low frequencies of the coefficient and the second one to the higher ones 66 upna The coefficients are not filtered Representation and coefficients saving AA A E Saves coefficients y RARA Representation vP M Do you want toe save the coefficients pem Cry 4 The parameters are showed before and after the signal processing When the users find the best representation of the coefficients he can save them in a file The program ends when the stop button is pushed Then the program asks the user to save the coefficients In case of an affirmative answer a new dialog box is asking for the path where the coefficient will be saved 67 Descriptions of sub Vis Read Files vi e It reads the files produced by spectroscopy system Coefficients calculation v1 COEFF pe It calculates the coefficients from the pulses Thin samples vi THIH It executes the algorithm to calculate the thickness i
26. Size m e Cada gr fico muestra un canal del lock in amplifier e tanque representa el valor de la actual muestra en un intervalo entre los valores Figura 19 P gina de medidas del programa principal m ximo y m nimo medidos e Reset resetea los valores de m ximo y m nimo e Time Step muestra el periodo de muestreo e Position es la posici n actual de la l nea de desplazamiento e Autophase env a la orden de actualizar la fase de la frecuencia generada por el Lock In amplifier sincroniz ndola con la fase de la frecuencia de referencia 20 Pagina de errores La p gina de errores sirve para mostrar al usuario si se ha producido un error durante la ejecuci n Si existe un error durante la ejecuci n del programa muestra el c digo de error y su origen Configuration Scan Error Lock in Error File Error Figura 20 P gina de errores del programa principal La p gina muestra los errores producidos durante el proceso de medida en el caso de que ocurran Tambi n muestra el c digo del error que a causado la detenci n del programa Los errores pueden estar originados por la l nea de desplazamientos el Lock In Amplifier o el archivo d nde se guardan las medidas upna 21 1 itate Publikoa Todos los derechos reservados Eskubide guztiak erresalbatu dira Nafarroako Eskubide guztiak erresalbatu dira Datos obtenidos Configuration Scan Error Lock In Amplifier
27. ase 34 Despu s de la obtenci n de los coeficientes y con el objetivo de eliminar las oscilaciones en los coeficientes causadas por las reflexiones internas tenemos dos opciones podemos considerar el t rmino Fabry Perot en las ecuaciones o eliminar el eco en la se al temporal 1 gwd 1 R21R23exp 2 FP w 16 En el primer caso podemos calcular el grosor de la muestra calculando los coeficientes para diferentes grosores El grosor correcto ser aquel que elimine las oscilaciones completamente Por tanto al mismo tiempo que calculamos el grosor de la muestra eliminamos las oscilaciones Para calcular este algoritmo calculamos la FFT del ndice de refracci n para grosores 1 um y Imm Despu s medimos la amplitud de la frecuencia de las oscilaciones El grosor correcto es el que genera la menor amplitud para esa frecuencia concreta Pre processed Post processed 1 75 1 74 1 73 1 72 1 71 1 7 1 69 y 1 68 1 67 amp 1 66 1 65 1 64 1 63 1 62 1 61 1 6 1 59 I I I I I I I I l I I 0 223688 0 5 0 75 1 1 25 LH 1 75 2 2 25 25 25 3 Frequency Pre procesed Post processed a 495 Amplitude E I 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 1 6 1 8 2 zu 2 4 2 6 2 8 9 Time 32 La segunda opci n es eliminar el eco de la se al temporal Primero calculamos el cociente referencia eco con los coeficientes que hemos calculado Para obtener la se al temporal del primer eco se
28. aterial es necesario realizar dos medidas una sin el material como referencia y la otra con el material Las componentes frecuenciales de los pulsos se obtienen realizando el c lculo de la FFT En el transcurso de extracci n de los par metros se supone que la muestra es homog nea y suficientemente gruesa para evitar reflexiones internas Adem s se supone tambi n que la radiaci n Teraherzio es normal a la muestra 1 El campo el ctrico transmitido a trav s de la muestra es sample W 2 P d T21 A w D nde Typ es el coeficiente de transmisi n del medio al medio T c Malo fig e fip e Rap es el coeficiente de reflexi n de a a b _ Ha w p w Bat corrio 2 3 13 P4 d es el coeficiente de propagaci n en el medio a a lo largo de una distancia d Ngwd P w d exp 4 FP es el t rmino de reflexiones Fabry Perot puede ser aproximado por FP w S 1 R2 1 R23 exp j C Este t rmino es importante solamente en muestras delgadas as que para evitar complicaciones se asume que las muestras a analizar son lo suficientemente gruesas para eliminar el t rmino de Fabry Perot El campo el ctrico de los pulsos a trav s del aire es E eference Pair 00 d 6 El cociente entre los campos el ctricos de los pulsos a trav s de la muestra y a trav s del aire es E w w P2 w
29. ber and the baud rate to set the communication between the computer and the stage The baud rate must be the same in the program and in the controller The other controls in the cluster are used to choose the initial position the step size and the number of positions we want to cover The step size it 1s related with the sampling frequency o f the system 44 Scan Page Configuration Scan Error File Path i y Position Time Position Size m The scan page is used during the measurement process Its main function is representing the acquired data and control de execution of the program e ach graphic depicts one cannel of the lock in amplifier e The tank represents the value of the current sample in the interval between the maximum and minimum values measured e Reset button resets the values of maximum and minimum e Time Step shows the sampling period e Position is the current position of the stage e Autophase button sends the order to actualize the phase of the frequency generated by the lock in amplifier setting the phase of the reference frequency input 45 u Universidad P blica de Navarra Nafarroako p Unibertsitate Publikoa Todos los derechos reservados Eskubide guztiak erresalbatu dira Error Page Configuration Scan Error Lock in Error The program is ended when an error is generated or the measurement is finished If there is an error it shows its code and the error message
30. corresponde con un punto temporal del pulso Teraherzio El haz de bombeo utilizado en la emisi n es modulado con una frecuencia de 2 KHz para que la corriente generada en el detector pueda ser demodulada por el Lock In Amplifier Este instrumento funciona solamente en un rango de 0 a 102 KHz mientras que el laser emite pulsos con una frecuencia de 80 MHz La frecuencia de modulaci n del haz de bombeo act a como frecuencia de referencia para el Lock In Amplifier Los espejos hiperb licos permiten concentrar la radiaci n Teraherzio en el centro de la muestra Ti sapphire Modelocked laser Probe beam Lock in Amplifier lt Figura 7 Esquema de un espectroscopio Teraherzio upna ak erresalbatu dira L nea de retardo Figura 8 L nea de desplazamiento con espejo La l nea de retardo consiste en una l nea de desplazamiento con un espejo Sirve para variar la diferencia de longitud de los dos haces del l ser cambiando la posici n de muestreo La frecuencia de muestreo depende del tamafio los desplazamientos de los objetos Lock In Amplifier Input signal Input reference Figura 9 Lock In Amplifier El Lock In Amplifier mide la corriente el ctrica generada en el detector Esta corriente tiene una componente frecuencial a la frecuencia modulada por el modulador ptico El Lock In Amplifier act a como un detector coherente con una frecuencia de referencia suministrada por el modulador ptico 10 La p
31. d T21 w FP w _j sample Em 120 2 21 pe jo 7 Ereference 0 Gd Al eliminar el t rmino Fabry Perot se puede escribir como Esample 0 4 2 0 wd exp J gt s 1 8 Ereferencel0 2 w 1 pl J C 2 El ndice de refracci n complejo puede ser descompuesto en dos t rminos n es el ndice de refracci n and k el coeficiente de extinci n h n Jk 9 14 La magnitud del cociente entre muestra y referencia puede ser escrita como sigue _ 4n2 _ d p w apr exP T ka 0 Y la fase 0 o bi n 0 1 11 Entonces puede obtenerse el ndice de refracci n wd n w 1 P 0 o 12 Y el coeficiente de extinci n _ _ C OAD k gt w T n p 13 Por ltimo el coeficiente de absorci n se define como sigue a w 2 22 14 Para calcular el ndice de refracci n n la informaci n de fase obtenida de las medidas debe ser continua y mayor de 21 Consecuentemente la fase medida debe ser linearizada El m todo de linearizaci n puede distorsionar la fase a bajas frecuencias Para resolver este problema la fase puede ser artificialmente extrapolada Es necesario conocer el grosor de la muestra para obtener el valor real de los coeficientes Con este m todo de extracci n los la forma de onda de los coeficientes no depende de del valor del grosor de la muestra solo cambia la escala 3 5 Determinaci n del
32. e Es posible seleccionar cualquiera de los dos m todos vistos anteriormente para determinar el grosor de la muestra utilizando para ello cualquiera de los par metros a la hora de calcular la frecuencia de las oscilaciones Tambi n se puede introducir el grosor de la muestra manualmente El programa da la posibilidad de extrapolar la fase o no seg n sea necesario as como el valor m ximo de la frecuencia que se extrapola Adem s realiza el post procesado de se al mediante la cancelaci n del eco o mediante la introducci n del t rmino Fabry Perot en los c lculos Despu s es posible aplicar uno de los diferentes tipos de filtrado a los coeficientes para lograr una mejor representaci n El programa contin a ejecut ndose hasta que el usuario pulsa el bot n Stop cuando ha decidido cu l de las representaciones de los par metros es la mejor Una vez pulsado Stop el programa permite guardar los coeficientes en un archivo si el usuario as lo desea f ws nick sample iter o Figura 34 Pantalla del programa Coeficientes 36 4 7 Calibraci n del sistema Para realizar la calibraci n del sistema se han realizado medidas de substancias conociendo su grosor Despu s se han comparado los resultados con el grosor medido por el sistema y en algunos casos con su coeficiente de reflexi n En este cap tulo podemos comparar el ndice de refracci n y el coeficien
33. e error puede deberse a las m ltiples reflexiones internas a la poca energ a que existe en esas frecuencias o a errores en el c lculo de la FFT Para corregirlo se puede cancelar el eco y o realizar un filtrado El error en la determinaci n del grosor de la muestra causa un error en el c lculo de los coeficientes Este error solo puede ser corregido minimizando el error en el c lculo del grosor de la muestra 41 Ancho de banda del espectroscopio En el ancho de banda del sistema intervienen principalmente tres par metros la constante del tiempo de vida de los portadores del semiconductor utilizado en la antena la tasa de muestreo y la sensibilidad del Lock In Amplifier Utilizando saltos de posiciones de 10 um en la l nea de desplazamiento tenemos un ancho de banda de unos 7 THz El semiconductor nos permite un ancho de banda de unos 3 5 4 THz Desafortunadamente tenemos un ancho de banda de unos 3 THz as que la sensibilidad del Lock In Amplifier limita el ancho de banda del espectroscopio Distorsi n causada por el eco La distorsi n causada por las reflexiones internas es mayor a bajas frecuencias 0 1 5 THz Aparece tanto en el ndice de refracci n como en el coeficiente de absorci n La distorsi n puede ser eliminada cancelando el eco o aplicando el t rmino de reflexiones Fabry Perot en el c lculo de los coeficientes Para poder eliminar esta distorsi n una precisa determinaci n del grosor de la muestra es necesaria
34. e las muestras es el expuesto en el capitulo 3 5 Determinaci n del grosor de las muestras Este m todo es mejor para el c lculo de muestras muy delgadas ya que para muestras gruesas el valor del ndice de refracci n tiende a uno Esto impide el uso de este algoritmo para muestras excesivamente gruesas and aia san geting eshte Oat MAO DEF defeeeoce dix LE SO G eres rel A OO DEF Belrahon br scan oesi de dotada Phase r 1035 tal ten aj pamm 43 Lat Figura 25 ndice de refracci n En rojo las oscilaciones producidas por las reflexiones internas en la muestra El programa muestra los coeficientes y el grosor de la muestra calculado para los pulsos referencia y muestra introducidos Estos pulsos han sido obtenidos con el programa Principal del espectroscopio Las ondulaciones en el coeficiente aparecen generalmente entre 0 2 y 1 2 THz por lo que utilizamos esta zona del coeficiente para calcular la frecuencia de dichas ondulaciones 27 2x A A AL Coshienr o9e1 s Gee r i a i L i i i J i i RIT pa E E E lt Q s J S A AR T Figura 26 Coeficiente de absorci n En rojo las oscilaciones producidas por las refl
35. ebemos situar el l ser en la mesa Colocamos delante el beamsplitter con el que dividimos el haz del l ser en dos diferentes Este ser el inicio del haz de prueba y del haz de bombeo del sistema Se colocan los espejos y lentes para guiar el haz del l ser hasta la posici n que ocupar n las antenas en la mesa Los caminos son de igual longitud aunque la del rayo de bombeo se puede variar con la l nea de desplazamiento Hay que realizar un correcto alineamiento de los espejos y las lentes Dicho alineamiento se realiza con un laser de menor potencia por seguridad Para ubicar las antenas estas se montan en un soporte y se alinean con los haces l ser La antena emisora se polariza con una fuente de tensi n y la antena receptora se conecta a la entrada del Lock In Amplifier Una vez alineados todos los elementos que se encuentran en el camino de los haces l ser se sustituye el l ser de alineamiento por el l ser real del sistema Por ltimo se sit a el modulador ptico antes de la antena emisora para modular el haz de bombeo y se conecta con un cable al Lock In Amplifier Este cable transmite una se al sinusoidal con la frecuencia del modulador ptico La se al act a como se al de referencia para el Lock In Amplifier Los instrumentos controlados por el ordenador son la l nea de desplazamiento y el Lock In Amplifier La primera se conecta a un controlador mediante un bus RS 232 y ste al ordenador mediante un puerto USB El Lock In
36. el ruido En todo caso el coeficiente calculado es siempre menor que 0 9 cm 1 por lo que el error es muy peque o 38 upna 4 8 Efectos de la temperatura La temperatura a la que se realiza la medida es importante ya que el espectro de absorci n de las substancias var a con ella A muy bajas temperaturas las mol culas tienen menos energ a y se mueven menos Esta es la causa de la diferencia del coeficiente de absorci n A bajas temperaturas los picos de absorci n se ven m s claramente aunque pueden ser desplazados e incluso aparecer picos nuevos Las medidas de substancias a diferentes temperaturas han sido tomadas en el espectroscopio de la Universidad de Freiburg Alemania que dispone de una c mara para enfriar las muestras hasta 4K xa ei WIND MEMOS A EL dL LLLI MI l l LIN m JUNI 7 S Figura 36 La gr fica representa el ndice de refracci n y el coeficiente de absorci n de la galactosa medido temperatura ambiente y a 49K 39 5 Estudio econ mico En este cap tulo se presenta un presupuesto aproximado del coste de los diferentes componentes del espectroscopio Articulo Cantidad Precio Lock In Amplifier 1 4268 4268 Reflectores Parab licos 4 648 2592 Modulador ptico 1 2147 2147 L nea de desplazamiento 1 3337 3337 Espejos lentes soportes 1 8000 8000 L ser 1 50000 50000 Mesa ptica 1 10000 10000
37. es the stage A verage vi It calculates the average of the samples Input is an array format Data format vi It changes the data format to save it in the file MaxMin vi It calculates maximum and minimum 56 D 4 y I Y 1 re I 9 2 Manual del programador del programa Busca Pulsos The Search Pulses program has the same structure then the Main program First there is a configuration component to initialize the instrument of the spectroscopy system ETFI Stage setti gem age Configuratio 0 541 23 EOS EHER i i Lec Beudrate 2 Step Size mm Initial Position Final Position hd Lock In Amplifier ji Configuration ka The Start vi function initialized the communication with the Lock In Amplifier and sets initial configuration The stage is configured with the Stage Configuration vi function Some other variables are initialized 57 Main Loop Checks If The Stage Is In The Correct Position onr The main loop starts checking 1f the stage is in the correct position Then it checks 1f the area has been explored completely If 1t has been explored completely the program continues executing until the user push the stop button but it does nothing If the exploration has not been finished it measures the value of the signal in the next position The case structure is controlled by the sense of the movement It determinates the initial position and the final po
38. exiones internas en la muestra Como se puede apreciar en la Imagen en el coeficiente de absorci n tambi n aparecen ondulaciones aproximadamente en el rango 0 2 1 2 THz 28 be aroo Todos los der echos Eskubide guztiak erresalbatu dira up Sample 4 C Documents and Settings ergstag1 Desktop Data DM410039 BEF Sample Thickness mm l 0 590295 Reference d SERA a E e ted P H 9 C Documents and Settings ergstag1 Desktop Data DM410040 BEF a see Frequency cro T Extrapolate Phase Refraction Index Absorption Coefficient Pulses Spectral Amplitude Phase Figura 27 Representaci n de los pulsos muestra y referencia medidos con el espectroscopio El pulso blanco es el pulso referencia y el pulso rojo el pulso muestra En los pulsos medidos con el espectroscopio es posible habitualmente observar el eco producido por las reflexiones internas Tambi n se puede observar el retardo del pulso muestra con respecto del pulso referencia 29 5 le Thick q C Documents and Settingsierastag1 Desktop DatalDMA10039 BEF ample Thickness nm 0 590295 Keference Extrapolated Phase F TH C Documents and Settingslergstag lDesktoplDatalDMA 10040 BEF mtrapolated Phase Frequency THz jo Extrapolate Phase gt Refraction Index Absorption Coefficient Pulses Spectral Amplitude Phase Spectra Amplitude Figura 28 Espectro de los pulsos El pulso blanco es el e
39. ft and excessive gain and phase error Demodulation in the SR810 Lock In Amplifier and SR830 Lock In Amplifier is accomplished by sampling the input signal with a high precision A D converter and multiplying the digitized input by a synthesized reference signal This digital demodulation technique results in more than 100 dB of true dynamic reserve no prefiltering and is free of the errors associated with analog instruments Digital Filtering The digital signal processor also handles the task of output filtering allowing time constants from 10 usec to 30 000 s with a choice of 6 12 18 and 24 dB oct rolloff For low frequency measurements below 200 Hz synchronous filters can be engaged to notch out multiples of the reference frequency Since the harmonics of the reference have been eliminated notably 2F effective output filtering can be achieved with much shorter time constants Digital Phase Shifting Analog phase shifting circuits have also been replaced with a DSP calculation Phase is measured with 0 01 resolution and the X and Y outputs are ortho gonal to 0 001 Frequency Synthesizer The built in direct digital synthesis DDS source generates a very low distortion 80 dBc reference signal Single frequency sine waves can be generated from 1 mHz to 102 kHz with 4 digits of resolution Both frequency and amplitude can be set from the front panel or from a computer When using an external reference the synthesized source
40. ion control Remove oscillation method allows the elimination of oscillation in the coefficients with two different methods echo cancellation or Fabry Perot term It is possible also not to remove the oscillation Filter sets the filter applied to the absorption coefficient The absorption coefficient could be filter complete or only the low frequencies The index of refraction is also filtered to remove the noise No filtering is also possible Extrapolate phase makes available the phase extrapolation Extrapolate phase frequency sets the higher frequency extrapolated 51 MENA MA m d up rur um e The index of refraction page shows the index of refraction pre processed and post processed e The absorption coefficient page depicts the absorption pre processed and post processed e Pulses page shows the pulses save in the files by the spectroscopy system e Thickness indicates the thickness calculated with the method chosen If the Thickness Calculation method is set as manual the thickness indicator shows the value introduced with the Manual Thickness control e Stop button ends the program 52 up 5 Manual del programador 8 1 Manual del programador del programa Principal The Block diagram of a Labview program is the structure of the program This program has three general parts Configuration Main loop and Events Loop Configuration Stage Configuration Stage setting T
41. isition time Demodulator Stability Harmonic rejection Time constants Internal Oscillator Range Accuracy Frequency resolution Distortion Amplitude Amplitude accuracy Amplitude stability Outputs Displays Channel Channel 2 SR830 Offset Expand Heference Inputs and Outputs CH1 output CH2 output SR830 X Y outputs rear panel Aux A D inputs Aux D A outputs Sine Out TTL Out Data buffer Trigger In TTL Remote pre amp 0 001 Hz to 102 4 kHz TTL or sine 400 mVpp min 1 MO 25 pF 0 01 front panel 0 008 through c omputer interfaces 1 0 001 90 0 001 Synthesized 0 0001 rms at 1 k Hz 0 005 rms at 1 kHz 100 ms 12 dB oct lt 0 017 below 10 kHz 0 17 10 kHz 100 kHz 2F nF to 102 kHz n lt 19 999 2 cycles 5 ms or 40 ms whichever is greater Digital outputs and display no drift Analog outputs 5 ppm C for all dynamic reserve settings 90 dB 10 us to 30 ks 6 12 18 24 dB oct rolloff Synchronous filters available below 200 Hz 1 mHz to 102 kHz 25 ppm 30 uHz 41 digits or 0 1 mHz whichever is greater 80 dBc f 10 kHz 70 dBc f gt 10 kHz 1 Vrms amplitude 0 004 to 5 Vrms into 10 kO 2 mV resolution 50 O output impedance 50 mA maximum current into 50 O 1 96 50 ppm C Sine TTL When using an external reference both outputs are phase locked to the external reference 41 2 digit LED display with 40 segment L
42. ismo programa Por tanto el procesado de se al puede ser realizado m s f cilmente y r pidamente con el mismo programa Precisi n de la l nea de desplazamiento La precisi n de la l nea de desplazamiento es de 0 1 um La diferencia entre posiciones normalmente es del0 um as que el error es en torno al 1 El error puede ser m s alto en caso de aumentar la velocidad de la l nea de desplazamiento Este aumento del error de la posici n es debido a la inercia del desplazamiento que produce peque os movimientos durante el frenado Este problema puede resolverse incrementando el tiempo de espera antes de empezar la medida en cada posici n Calibraci n del espectroscopio La calibraci n del espectroscopio es importante para comprobar que las medidas que estamos obteniendo son fiables Es importante comprobar que el grosor medido y el calculado con el programa coinciden puesto que este grosor es la principal causa de error en el c lculo de los coeficientes Tambi n es importante que la incidencia de los pulsos Teraherzio sea perpendicular a la muestra para minimizar los efectos de la dispersi n Errores en los coeficientes Los errores en los coeficientes pueden deberse a diferentes circunstancias En las frecuencias bajas al realizar la transformaci n de Fourier para obtener el espectro obtenemos una mayor energ a en el pulso muestra que en el referencia por lo que obtenemos valores negativos en el coeficiente de absorci n Est
43. izar un barrido variando el valor del grosor de las muestras se observa que las oscilaciones se minimizan para un determinado grosor El valor para el cual las oscilaciones se minimizan es el grosor real de la muestra 4 index of refraction 200 400 600 800 1000 frequency GHz Figura 15 ndice de refracci n para diferentes grosores de la muestras Para obtener el grosor para el cual las oscilaciones se han sido minimizadas se realiza la FFT del ndice de refracci n Se mide la amplitud de la frecuencia de la oscilaci n para cada grosor El grosor de la muestra es el que se corresponde con la menor de las amplitudes medidas 3 1 0 0 8 3 0 6 r 54 5 04 Thickness pm 4 m gt S 07 Ci 02 c 0 0 50 52 54 56 58 500 1000 Figura 16 A la izquierda la amplitud de la frecuencia correspondiente a las ondulaciones para diferentes grosores A la derecha la transformada de Fourier del coeficiente de reflexi n para diferentes grosores El algoritmo se puede aplicar utilizando tanto el ndice de refracci n como con el coeficiente de refracci n o el coeficiente de extinci n aunque se recomienda aplicarlo con el primero ya que presenta menores variaciones de amplitud 16 4 Desarrollo Del Trabajo 4 1 Implementaci n del sistema La primera parte del trabajo realizado en este proyecto consiste en la puesta en marcha del espectroscopio Teraherzio Para la construcci n del sistema primeramente d
44. lculation could be the index of refraction the absorption coefficient or the extinction coefficient There are three options to set the thickness of the sample Thin sample It calculates the thickness using the thin samples algorithm E Extrapolated Phase Frequency THz Extrapolate phase It calculates the thickness using the thick samples algorithm 63 up thickness Manual Extrapolate phase The thickness is measured manually and it is introduced in the program with the Manual Thickness control Removing oscillation options It is a case structure with different options to remove the oscillation Oscillation could be removed using the Fabry Perot term or by cancelling the echo in the temporal signal It 1s also possible not to remove the oscillations E ch o canc el lati on p D efau t BTE It removes the oscillation by cancelling the echo in the temporal signal The function echo cancellation removes the echo and then the coefficients are calculated again 64 up Fabry Perot Term x Extrapolated Phase Frequency THz Extrapolate phase Oscillations are removed by Introducing the Fabry Perot term in the coefficients calculation Oscillations are not removed 1f the user selects this option 65 Filter options The filter option chosen depends on the waveform of the absorption coefficient The option Filter filters the whole coefficient with the same filter
45. n thin samples Thick samples vi d It calculates the thickness in thick samples Echo cancellation vi It removes the oscillation cancelling the echo Fabry Perot vi It removes the oscillation applying the Fabry Perot term Filter v1 ta It filters the coefficients Save coefficients vi LJ It saves the coefficients 1n a file 68 9 Bibliograf a 1 JEEGATHISVARAN BALAKRISHNAN 2010 Developments in double modulated terahertz differential time domain spectroscopy 2 BERND MICHAEL FISHER 2005 Broadband THz Time Domain spectroscopy of biomolecules 3 MAIK SCHELLER CHRISTIAN JANSEN MARTIN KOCH 2008 Analyzing sub 100um samples with transmission terahertz time domain spectroscopy 4 LIONEL DUVILLARET FREDERIC GARET JEAN LOUIS COUTAZ 1999 Highly precise determination of optical constants and sample thickness in time domain spectroscopy 5 LIONEL DUVILLARET FREDERIC GARET JEAN LOUIS COUTAZ 1996 A reliable method for extraction of material parameters in Terahertz Time Domain Spectroscopy 6 V V KUBAREV 2009 Optical Properties of CVD diamond in Terahertz Range and Its Applications on the NovoFEL 7 TONGJUN ZHANG ANLI TAO SHASHA YAN 2008 Terahertz time domain spectroscopy of crystalline glucose and galactose 8 PETER UHD JEPSEN DAVID G COOKEL MARTIN KOCH 2011 Terahertz spectroscopy and imaging Modern techniques and applications 69 10 Anexos 10
46. o La lente semiesf rica es a adida para acoplar el pulso en el espacio Amplitude a u Femtosecond optical pulse Photocurrent m omomom mm WO m WwO moZomo o 0 0 o0mo mo0 BOZOEOZOEOSO Oo o o o o o momomo a E Radiated THz electric field Soe Time ps Figura 4 Pulso del laser Pulso Teraherzio emitido y corriente el ctrica en el semiconductor 3 2 Detecci n Los principios de generaci n y detecci n de pulsos Teraherzios son muy similares 1 El detector est formado por los mismos elementos que el emisor pulso laser incidente antena y lente Optical probe beam Si hyper hemispherical lens Figura 5 Detector de pulsos Teraherzio En este caso la antena est formada por un semiconductor con una H estructura met lica como se puede apreciar en la imagen anterior La distancia m nima de entre las l neas met licas es de unos 5 um Las l neas met licas est n conectadas a un amper metro El laser ilumina el semiconductor y los pares electr n hueco son generados En este caso los pares electr n hueco son acelerados por el campo el ctrico del pulso que estamos detectando Los pares electr n hueco logran alcanzar las l neas met licas al ser su separaci n menor que en el caso anterior por lo que se genera una corriente el ctrica que puede ser medida por el amper metro La corriente medida es proporcional a la radiaci n Teraherzio
47. on Min incremental motion dnidirectianal repaatability Bidirectional repsatability dackiash Pitch Yaw Straightness Flatness per 100 mm Max velocity Mechanical properties Thread pitch Gear ratio Motor resolution Max load Max nush pull force Max lateral forcas Drive properties Motor type Operating voltage Electrical power Limit and reference switches Miscellaneous Operating temperature range Material VIBES Aecommendsd controllertdrivar 10 3 Anexo III Especificaciones de la Linea de Desplazamiento M 511 DD M 521 DD 102 204 306 Linear encoder pm 0 1 0 1 0 0 2 21325 35 50 an 1000 0 80 200 Actival rrva DC Motar 24 AU Hall effect 20 to 65 Al Black anodized T 2 C BE3 singla axisi C B43 PCI board tup ta 4 axes 82
48. otencia de la se al que tenemos que detectar esta normalmente por debajo del nivel de ruido por lo que la detecci n coherente es necesaria Este ruido est generado por ruido blanco ruido q f y fluctuaciones del laser Noise signal Small signal Figura 10 Se al oculta por el ruido E t Ett Figura 11 Esquema del Lock In Amplifier El Lock In Amplifier opera como un multiplicador de frecuencia y un filtro paso bajo En las entradas del multiplicador tenemos la corriente generada en el detector y una se al de referencia con la misma frecuencia que la anterior por tanto a la salida del multiplicador tenemos la sefial de inter s en banda base El filtro paso bajo elimina los harm nicos generados por el multiplicador para quedarnos solamente con la banda base Finalmente la sefial es amplificada 11 Modulador ptico Figura 12 Modulador ptico Modula la los pulsos del haz de bombeo a una frecuencia de unos 2 KHz Esta frecuencia servir de referencia para el Lock In Amplifier Antenas Stripline structure H structure Figura 13 Antenas La antena de la izquierda es la antena emisora de los pulsos y la antena de la izquierda es la de recepci n Las antenas han sido fabricadas en la universidad de Freiburg Alemania upna servados J ak erresalbatu dira up a 3 4 Analisis de datos Figura 14 Esquema de la muestra y el pulso Teraherzio incidente Para obtener los par metros del m
49. pectroscopia utilizando radiaci n Teraherzio El principal objetivo es por tanto poner en funcionamiento dicho sistema para despu s ser utilizado Primero se estudiar n las bases de la espectroscopia Teraherzio tanto el sistema como el procesado de los datos para obtener los par metros deseados Despu s se montar el sistema en el laboratorio y se desarrollara el software necesario para el control del sistema y la toma de datos Tambi n ser necesario un programa que procese los datos guardados por el sistema y obtenga los coeficientes de las substancias Este mismo programa determinar el grosor de la muestra que es necesario para el c lculo de los par metros Una vez construido el sistema y los programas necesarios se calibrar el sistema con substancias cuyo ndice de refracci n y coeficiente de absorci n son conocidos en el rango de frecuencias 0 3 THz Se comparar n los resultados obtenidos con los te ricos Se realizara un procesado de se al para mejorar la presentaci n de los coeficientes eliminando efectos par sitos propios de la medida Por ltimo se comprobaran experimentalmente los efectos de la temperatura en la medida de los coeficientes Resumiendo los objetivos de este proyecto son Estudiar y comprender un sistema de espectroscopia Teraherzio 2 Implementar el sistema en el laboratorio 3 Desarrollar el software necesario para el control del sistema y la adquisici n de datos 4 Procesado de lo
50. pectroscopio guarda los pulsos Teraherzio La informaci n frecuencial de estos pulsos ha sido obtenida mediante los c lculos de la FFT Para calcular los coeficientes necesitamos el pulso de referencia y el de muestra Para la obtenci n de los coeficientes es necesaria una determinaci n precisa del grosor de la muestra Dos m todos para calcular el grosor de la muestra han sido utilizados en este trabajo El primero a partir de la posici n del primer eco y el segundo minimizando el efecto Fabry Perot El primero de estos m todos est basado en el c lculo de la posici n temporal del primer eco Para calcular esta posici n se utiliza un algoritmo basado en las ondulaciones que aparecen en los coeficientes Primero se calcula el ndice de refracci n utilizando un grosos de 1m Despu s se calcula la FFT del anterior ndice de refracci n para encontrar la componente frecuencial m s importante Esta frecuencia es la posici n temporal del primer eco d d Reference Reference dt1 sample e dt2 Echo Figura 24 Esquema de las reflexiones interna tanto del pulso referencia como del pulso muestra Finalmente el grosor de la muestra se calcula con la siguiente f rmula dt d c N dt 15 D nde dt es el retardo del pulso de muestra con respecto al de referencia y dtes el retardo del eco con respecto al pulso de muestra 26 upna 5 reservados J ak erresalbatu dira El segundo m todo para calcular el grosor d
51. ps it manually by pushing the stop button 54 upna Events Loop 3 Low Pass Filter Value Change Lock In Amplifier E Time Constant Low Pass Filter Slope Low Pass Filter Change value This loop controls the interruptions generated by users or by the program This loop 1s equally used to execute some actions when the user pushes a button or changes any value on the configuration page during the measure For example when the user presses the autophase button an interruption 1s created and then the program executes the code that corresponds to this interruption Event loop is finished immediately after the main loop is finished Descriptions of sub Vis Start vi SFB30 This vi is used to configure the Lock In Amplifier It is based on th Lock In Amplifier s drivers Stage Configuration vi Fl It configures the delay Stage It is made with Stage s drivers and moves the Stage to the first position 55 Date and Magnitudes vi DATE It gets the date and the magnitudes measured and change their format to save them in the file Dt vi La It converts the Step Size into a Time delay Read data vi BSREH3U It reads data from Lock In amplifier We get two arrays with the data from channel 1 and channel 2 ONT vi PI OWT It checks if the Stage has finished the last movement send POS vi PI fros It gets the current position of the Stage lt VR vi PI It mov
52. rci n calculado para la se al muestra y la se al sin eco Como se puede apreciar las oscilaciones han sido eliminadas 34 Fabry Perot Term Echo cancellation 1 75 1 74 1 73 1 72 1 71 1 7 1 69 2 1 68 1 67 4 1 66 1 65 1 64 1 63 1 62 1 61 1 6 1 537 0 223688 05 0 75 1 25 lle 1 75 2 2 25 25 2 75 3 Frequency Fabry Perot Echo cancellation Amplitude Co 0 2 0 4 0 6 0 8 1 162 1 4 1 6 1 8 2 PP 2 4 2 6 2 8 3 Time Las gr ficas muestran las diferencias entre los dos m todos usados para eliminar el eco A altas frecuencias la cancelaci n de eco es m s ruidosa pero ese problema puede resolverse f cilmente mediante un filtrado paso bajo El ndice de refracci n muestra pequefias diferencias a bajas frecuencias Esto puede ser debido al error en el c lculo del t rmino Fabry Perot ya que es que se trata de un c lculo recursivo en el que siempre hay un pequefio error La cancelaci n utilizando el t rmino Fabry Perot se usa cuando las muestras son delgadas y la cancelaci n de eco no puede ser realizada 35 upna Todos los derechos res Eskubide guztiak erresa ervados Ibatu dira 4 6 Programa Coeficientes El programa Coeficientes calcula el ndice de refracci n y el coeficiente de absorci n de la muestra as como el grosor de esta En este c lculo el usuario debe elegir entre las m ltiples opciones de las que dispon
53. s datos para obtener los coeficientes deseados 5 Calibraci n del sistema 6 Post procesado de sefial para mejorar la presentaci n de los coeficientes 7 Comprobar el efecto de la temperatura up 3 Antecedentes y estado del arte 3 1 Generaci n El m todo utilizado para la generaci n de pulsos Teraherzio est basado en las corrientes transitorias que se crean en los semiconductores 1 Para generar pulsos es necesario un laser ultrarr pido una antena y una lente semiesf rica Emitte Optical pump beam Si hyper hemispherical lens Figura 3 Generaci n de pulso Teraherzio La antena que esta formada por semiconductor en el cual encontramos dos l neas met licas separadas entre s por unos 20 um que son utilizadas para crear un campo el ctrico en el semiconductor al conectar una fuente de voltaje entre ellas El l ser ilumina el semiconductor Al tener una energ a superior a la energ a de gap del semiconductor pares electr n hueco son generados Los pares electr n hueco son acelerados por el campo el ctrico creado por las l neas met licas y se recombinan en un tiempo constante dado por el tiempo de vida de los portadores del semiconductor De acuerdo con las leyes de Maxwell una corriente el ctrica genera la emisi n de radiaci n electromagn tica con dependencia temporal del campo el ctrico Entonces la corriente de pares electr n hueco se comporta como una fuente de pulsos Teraherzi
54. sition of the movement 58 pertum Reads Data From The Lock In Amplifier Number of Points Calculates Average Ei kl Waveform Graph RE ki XScale Multiplier gt XScale Offset PXScale Maximum Waveform Graph No Error In Position This part of the program is the same of the Main program The program reads the data from the Lock In Amplifier gets the position and finally moves the stage to the next position In this case the scales of the graphics are actualized in each iteration They are determinate by the initial and final position calculated before Number of Correct Iterations Gets Maximum and Minimum and its position n Maximum Position The Maximum and minimum position are calculated with the MaxMin vi function The values of the maximum and minimum are saved in the variables They are reseted when the user pushes the Reset button or a new exploration begins upna 59 Stage Error ES ES Lock in Error End Conditions EE Val Sgnl The last part of the main loop reds the position of the stage after the movement and checks if an error has occurred A signal is sent to the events loop when the program is finished 60 upna Events Loop 10 Move To Value Change Move Until reu 5 E 123 Initial Position El 3 3 at I Checks If The New Position x x IsIn The Limits E This loop controls
55. sos En rojo los controles para que controlan el movimiento de la l nea de desplazamiento y determinan el rea de exploraci n 24 Estos son los controles que permiten el manejo de la l nea de desplazamiento Mueve la l nea de desplazamiento continuamente hacia la izquierda Mueve la l nea de desplazamiento una posici n hacia la izquierda Mueve la l nea de desplazamiento una posici n hacia la derecha Mueve la l nea de desplazamiento continuamente hacia la derecha Posici n inicial del movimiento Posici n final del movimiento Se puede escanear la l nea de desplazamiento tantas veces como se quiera hasta pulsar el bot n stop Es posible que incluso se encuentre dos pulsos en la l nea de desplazamiento aunque uno puede que no est completo por lo que no basta con buscar el valor m ximo de se al Una vez encontrado el pulso completo el usuario debe retener el valor inicial y final de este para introducir estos valores en el programa principal del espectroscopio 25 4 4 Calculo de coeficientes y del grosor de la muestra El siguiente paso para obtener los datos deseados es el c lculo de los coeficientes Para ello se ha creado un programa que calcula el ndice de refracci n y el coeficiente de absorci n a partir de de los pulsos medidos con el espectroscopio Para calcular estos coeficientes se ha utilizado el m todo de extracci n visto en el cap tulo 3 4 An lisis de Datos El programa principal del es
56. spectro del pulso referencia y el pulso rojo es el espectro del pulso muestra Con el espectro del pulso podemos hacernos una idea del ancho de banda del espectroscopio Por otra parte observamos que las ondulaciones en los coeficientes aparecen en las frecuencias con mayor energ a del pulso 30 4 5 Procesado de se al Antes de realizar el c lculo de los coeficientes es necesario acondicionar diferencia de fase de los pulsos muestra y referencia Al aplicar el algoritmo que permite tener una fase continua es posible que para las bajas frecuencias la fase le haya distorsionado Es posible extrapolar la fase si se ha distorsionado Para realizar la extrapolaci n existen dos controles uno determina si la fase va a ser extrapolada o no y el otro selecciona el intervalo de frecuencias que va a ser extrapolado LL Sample This bers fe cures and Settinigstergir mg E Dess op Dec 1 cS pa ES CL grece od 2 A Darren mal Sehr ee pte De Pra Desa AA ee ipm ac ry CTS j Phase T Todes Ayo on KC ced Fares ait rh ipe Special Sample Prunus 9 Fuser ki m dd TT TEE a Pe n A 1 h Eu ae m 3 u att Ap Sere ads ax r erat iaa a OCELES EF zi Retener A Cites ered Setra ler ete eto Cis LOA Gar Refrsction Darka y Ced Facies Pues JampAbade Ph
57. te de absorci n del diamante obtenido experimentalmente y el obtenido por Kubarev 6 Refractive index 0 100 200 300 400 500 600 700 Wavenumber 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 Attenuation coefficient em Y 0 100 200 300 400 500 600 700 Wavenumber cm Figura 35 La gr fica representa el ndice de refracci n y el coeficiente de absorci n del diamante medido por Kubarev 37 La muestra de diamante fue medida antes del experimento presentando un grosor de 920 um y con una precisi n de 10 um El grosor calculado por el programa Coeficientes es de 922 um por lo que tenemos un valor E NN ASADA A AAI AUA A AUN AAA AS RANA W u r 8 L1 OS NEN Y TUI AI lli MIT Ae A CELLS P ur vA E oU Lu lll SRR Meee Figura 36 La gr fica representa el indice de refracci n y el coeficiente de absorci n del diamante medido en el laboratorio Para obtener los coeficientes se ha cancelado el eco y despu s se ha aplicado un filtrado paso bajo para suavizar las curvas Podemos comprobar que el ndice de refracci n es muy parecido en ambos casos siendo pr cticamente constante con un valor de 2 38 aproximadamente El coeficiente de absorci n medido difiere del obtenido por Kubarev 6 Este error no es importante ya que en el caso del diamante el coeficiente de absorci n es excesivamente bajo por lo que estas diferencias pueden ser producidas por
58. two 16 000 point buffers to simultaneously record two measurements Data is transferred from the buffers using the computer interfaces A trigger input is also provided to externally synchronize data recording Easy Operation The SR810 Lock In Amplifier and SR830 Lock In Amplifier are simple to use All instrument functions are set from the front panel keypad and a spin knob is provided to quickly adjust parameters Up to nine different instrument configurations can be stored in non volatile RAM for fast and easy instrument setup Standard RS 232 and GPIB IEEE 488 2 interfaces allow communication with computers All functions can be controlled and read through the interfaces Specifications Signal Channel Voltage inputs Single ended or differential Sensitivity 2 nV to 1 V Current input 10 or 10 V A Input impedance Voltage input 10 MO 25 pF AC or DC coupled Current input 1 kO to virtual ground Gain accuracy 1 96 0 2 96 typ Noise 6 nV VHz at 1 kHz 0 13 pA VHz at 1 kHz 10 V A 0 013 pA VHz at 100 Hz 10 V A Line filters 50 60 Hz and 100 120 Hz Q 4 CMRR 100 dB at 10 kHz decreasing by 6 dB oct above 10 kHz Dynamic reserve gt 100 dB without prefilters Stability lt 5 ppm C 79 Reference Channel Frequency range Reference input Input impedance Phase resolution Absolute phase error Relative phase error Orthogonality Phase noise Int reference Ext reference Phase drift Harmonic detection Acqu
59. uration Page The configuration page 1s used to set the parameters of the Lock In Amplifier and the delay stage before de measurement Initialize the Lock In Amplifier Configuration Scan Error ock In Amplifier File Path k 4 Input Signal E Single Ended Yoltage p prm EDT tem NN Sensivity m die Reference Acquisitior Refere 0 E Internal Ine UN OCLC The picture shows in red the controls to initialize the Lock In Amplifier e Lock In amplifier Control is used to select the instrument and its GPIB direction e Input Signal Cluster allows setting some parameters related to Input Signal Input Impedance Ground Coupling and Input Filter e Reference Cluster sets the parameters of reference signal It can be removed because our reference is external e Low Pass Filter Cluster is used to select the bandwidth of the output filter 43 afarroako nibertsitme Publikoa Todos los EE reservados Eskubide guztiak erresalbatu dira e Sensitivity Cluster sets Sensitivity and Dynamic Reserve values e Acquisition Cluster permits to select the type of data the number of samples taken during each iteration and the sample rate of the Lock In amplifier Initialize the Stage Configuration Lock In Amplifier File Path Single Ended Voltage n On the configuration page there is a cluster to initialize the delay stage It 1s important to select the correct port num
60. utica No solo es posible detectar diferentes substancias debido a sus picos de absorci n sino diferentes morfolog as de una misma substancia son tambi n detectables Otra aplicaci n es la detecci n del nivel de hidrataci n de ciertas substancias o su concentraci n en mezclas En la industria de los pl sticos y pol meros tambi n se pueden encontrar varias aplicaciones Control del proceso de fabricaci n control de calidad determinaci n de la humedad o la transici n v trea de los pol meros En el futuro de la espectroscopia Teraherzio se desarrollaran experimentos para solucionar los problemas que a n presenta est t cnica como por ejemplo aumentar la potencia de penetraci n de las ondas Tambi n se ampliara el ancho de banda de los sistemas En el apartado tecnol gico los l seres con pulsos de duraci n de unos pocos femtosegundos bajaran de precio Uno de los mayores inconvenientes de la espectroscopia Teraherzio es la velocidad en la obtenci n de las im genes La imagen del malet n por ejemplo necesito varias decenas de minutos para ser tomada La velocidad de adquisici n de las im genes aumentar por lo que tambi n aumentara el rango de las aplicaciones Otra predicci n es el uso de fibra ptica en los sistemas comerciales reduciendo el uso de lentes y espejos lo que reducir el tama o y el peso de dichos sistemas 2 Objetivos Este proyecto consiste b sicamente en la implementaci n de un sistema de es
61. vados Eskubide guztiak erresalbatu dira Error Page The error page shows the errors produced during the measurement process In this case there are only two error sources the Lock In Amplifier and the Stage There is no file error because the program doesn t save the data in a file 49 7 3 Manual de usuario del programa Coeficientes The Coefficients program calculates the index of refraction and the absorption coefficient from the pulses measured with the Main Program It realized the signal processing given the users many options to improve the representation of these parameters It also determinates the thickness of the sample and allows phase extrapolation if it 1s needed Refraction M Thick sample 50 To Esk upna os los derechos reservados ubide guztiak erresalbatu dira The signal processing could be realized with the controls of the Coefficients program It shows the coefficients before and after the signal processing The user could change the options and re calculate the parameters and save the representation he prefers E Echo cancellation EA Thick sample E Thickness calculation control permits to select the thickness calculation method Thickness could be set manually Manual thickness 1s the thickness measured manually The control works when the option manual is selected in the Thickness Calculat

577673 - Academica-e

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