Optical detection PCBs Zaragoza & DAQs

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Juan García Macías
hace 8 años
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1 Optical detection PCBs Zaragoza & DAQs El sistema de detección óptica de Zaragoza consta de 3 componentes: DAQ (Data acquisition) Placa PCB, donde se encuentran las componentes ópticas Programa de interfase Flab A continuación se hará una breve explicación. Para mayor información, ver archivo adjunto enviado por el GTF. Al leer este informe ha de tenerse en cuenta que el sistema se pensó inicialmente para hacer detección de nanopartículas de oro y quantum dots, por ello se encuentran espectros de estos compuestos y los LEDs se seleccionaron con este propósito. DAQ: NI USB 6211 Con el sistema óptico de Zaragoza, únicamente funciona este tipo de DAQ (6211). En la DAQ irán dos tipos de conectores/cables: un cable en la parte superior, el cual se conectará por su otro extremo (usb) a un ordenador un conector, en el cual hay diversos cables conectados procedentes de la placa PCB. Antes de realizar cualquier otra cosa, es necesario instalar los drivers de la DAQ y sus programas asociados (National Instruments y LabView). Para ello, simplemente se han de seguir las instrucciones que vienen en el CD de instalación que proporciona la casa comercial con cada DAQ que se compra. Eso sí, el ordenador no puede ser de los viejos, ya que ocupa como mínimo 1GB de memoria. Los programas tardan unas 2horas en instalarse. Características: DAQ Multifunción de la Serie M de 16 bits, 250 ks/s, Energizado por Bus. 16 entradas analógicas (16 bits, 250 ks/s) 2 salidas analógicas (16 bits a 250 ks/s), 4 entradas digitales, 4 salidas digitales, 2 contadores de 32 bits Energizado por bus USB para una mayor movilidad, conectividad de señal integrada NI signal streaming para transferencia de datos bidireccional a alta velocidad en USB; la versión OEM está disponible Compatible con LabVIEW, LabWindows /CVI y Measurement Studio para Visual Studio.NET Software controlador NI-DAQmx y software interactivo NI LabVIEW SignalExpress LE para registro de datos

Al leer este informe ha de tenerse en cuenta que el sistema se pensó inicialmente para hacer detección de nanopartículas de oro y quantum dots, por ello se encuentran espectros de estos compuestos y

2 Cable al ordenador (usb) Luz indicadora de la conexión al ordenador Zona de conexión a la DAQ PCB DE COMPONENTES ÓPTICAS Y ELECTRÓNICAS: El grupo de Zaragoza GTF construyó dos tipos de dispositivos: para medidas de absorbancia y de fluorescencia. De dispositivos de absorbancia actualmente hay 4, mientras que de fluorescencia hay sólo 1. Todo el sistema está montado en una placa PCB (pieza en forma de C de color verde), donde se puede claramente diferenciar el LED y el detector. Como información para su uso, sólo es necesario manipular las 4 zonas marcadas en la imagen. Para más información sobre las componentes y el circuito electrónico, ver el otro documento anexado. LED Zona de conexión de cables Detector Ganancias 1-4

Todo el sistema está montado en una placa PCB (pieza en forma de C de color verde), donde se puede claramente diferenciar el LED y el detector.

3 LED: inicialmente los LEDs se soldaban y desoldaban dependiendo de la longitud de onda necesaria. Sin embargo, este sistema puede producir el deterioro del dispositivo. Por ello, en la mayor parte de dispositivos se ha soldado una pieza que permite en intercambio sencillo de LEDs. Los LEDs de las placas de absorbancia se encuentran contrapuestos al detector, como en un espectrofotómetro. Sin embargo, para medidas de fluorescencia es necesaria una configuración en la cual el LED está a 45º (como en la imagen anterior) para permitir excitar la muestra y evitar que entre luz en el detector. Además, este tipo de sistemas deberían incluir un filtro adecuado después de la muestra y justo antes del detector para que elimine la componente directa de la fuente de luz. DETECTOR: El modelo de fotodetector de silicio seleccionado es el BR de Hamamatsu. Este detector de Silicio tiene una zona sensible de casi 6x6mm (33mm2 de área) y tiene una respuesta espectral entre 320 y 1100nm. Ha de tenerse en cuenta que para alguna aplicaciones será necesario el us de fotomultiplicadores (PMT). GANANCIAS: Las ganancias permiten amplificar la señal del sistema. Sin embargo, ha de tenerse en cuenta que además de aumentar la señal también aumenta el ruido. Este sistema cuenta con 4 tipos de ganancias que son, de izquierda a derecha, x1, x10, x100 y x1000 (creo.). Ha de tenerse en cuenta que sólo se puede seleccionar un tipo de ganancia (interruptor hacia arriba). El resto han de estar desconectadas (hacia abajo). ZONA DE CONEXIÓN DE CABLES: Cada uno de los dispositivos necesita 4 cables que van conectados a esta zona: cable de alimentación de 5V (rojo), cable de tierra (negro), cable de Abs/Fluor (amarillo) y cable de salida de señal (gris). El otro extremo de los cables que salen de la placa PCB van conectados a la DAQ. Las conexiones pueden verse en las figuras de abajo, tanto para las placas de absorbancia como para la de fluorescencia.

Los LEDs de las placas de absorbancia se encuentran contrapuestos al detector, como en un espectrofotómetro.

4 DISPOSITVO DE ABSORBANCIA: Configuración LED Absorbancia Cable rojo: 5V Cable negro: Ground Cable gris: Señal Cable Amarillo: Absorbancia DAQ Señal Absorbancia DISPOSITVO DE FLUORESCENCIA: Configuración LED Fluorescencia Cable rojo: 5V Cable negro: Ground Cable gris: Señal Cable Amarillo: Fluorescencia DAQ Señal Fluorescencia

DISPOSITVO DE FLUORESCENCIA: Configuración LED Fluorescencia Cable rojo: 5V Cable

5 PROGRAMA DE INTERFASE FLAB: Para que el programa pueda funcionar, ha de haberse instalado correcta y previamente los drivers de la DAQ y todo su software necesario (National Instruments, LabView). En la página web (internal), se puede encontrar la última versión del instalador FLAB (nov. 2012). EL programa consta de 4 pestañas laterales (dependiendo de la resolución del Windows no se verán los nombres de las pestañas): Guardar, Absorbancia, Fluorescenciay Calibrar. Es necesario, para evitar errores en el programa, seleccionar o deseleccionar el tipo de lectura a realizar (absorbancia o fluorescencia). Para ello, primero deberemos activar únicamente la opción a realizar en la parte de calibración, y a continuación, realizar lo mismo en la zona general de medida. En cada una de las pestañas de absorbancia y fluorescencia se pueden modificar los parámetros de amplitud y frecuencia. Ha de tenerse en cuanta que este sistema, en principio, está modulo. Es decir, elimina las interferencias de la luz ambiente. Por ello, si se modifican las frecuencias no ha de seleccionarse un valor múltiplo que coincida con este parámetro. Antes de realizar una medida, ha de asegurarse que la DAQ está conectada al ordenador (una luz debe parpadear en la DAQ). El primer paso necesario es guardar el archivo del experimento que se va a realizar. Para ello, hacer click en guardar medida y a continuación en el botón de para poder darle nombre al archivo y seleccionar donde se quiere guardar el fichero. Los archivos se guardan con extensión.dat y se pueden importar en cualquier programa de tratamiento de datos. En caso de no guardarse los datos en un fichero nuevo, el experimento se guardará en el último fichero guardado, al final de todos los datos iniciales. Una vez colocado todo el sistema se procederá a realizar el blanco. Debe realizarse el blanco aunque sea con agua o aire, ya que el programa guarda los datos del blanco del último experimento realizado. Para ello, ir a la cuarta pestaña (calibración) y hacer click en Calibrar. El LED de la placa PCB se encenderá (sólo está encendido cuando el programa está midiendo) y el programa tardará unos segundo en realizar una media del blanco hasta apagarse el LED. A continuación se registrará la medida deseada haciendo click en Medir. Ha de tenerse en cuenta que en los primeros segundos del experimento aparecerá un pico muy intenso que rápidamente decaerá, el cual es debido al encendido inicial del LED. Además, en los primeros segundos (o más ) se puede ver una deriva debido al mismo motivo. Una vez acabe la medida hacer click en Stop.

EL programa consta de 4 pestañas laterales (dependiendo de la resolución del Windows no se verán los nombres de las pestañas): Guardar, Absorbancia, Fluorescenciay Calibrar.

6 Guardar el archivo (.dat) Modulación: Zona donde modificar la amplitud y frecuencia Pestaña de absorbancia Pestaña de fluorescencia Tiempo de medida: tiempo total del experimento Tiempo entre muestras: Tiempo en el que registra un punto el programa Calibrar: Para hacer el blanco Ha de activarse o desactivarse el tipo de medida a realizar; primero en la zona de calibrar y después en la zona general. Zona general de medida Persona de contacto: David Izquierdo Núñez Grupo de Tecnologías Fotónicas Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón Universidad de Zaragoza Campus Río Ebro Edificio I+D+i c/ Mariano Esquillor, s/n E 50018, Zaragoza, Spain Telf: Teléfono E mail: davidizq@unizar.es, d.izquierdo@unizar.es

Tiempo en el que registra un punto el programa Calibrar: Para hacer el blanco Ha de activarse o desactivarse el tipo de medida a realizar; primero en la zona de calibrar y después en la

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