Repository to store the evolution of undergrad conclusion work
Technology’s advances in the fields of electronics, computing, instrumentation, and photonics have offered broad development in areas such as scientific measurement, spectroscopy, biotechnology, medical diagnosis and treatment, high energy physics, among others, requiring the development of detectors and systems with high performance and accuracy. Photomultiplier tubes (PMT) are the most cost-effective devices for ultra-weak light emission detecting and are generally widely used in the construction of dark chambers for research and testing with various microorganisms. At the Applied Photonics Laboratory - LaFA (Faculty of Technology - UNICAMP), detection of ultra-weak light emission in seeds has been explored in toxicological and chronobiological studies using PMTs for light detection in this spectrum. Through this work, a digital system with support for up to 8 independent photon-counting pulse counts was implemented using FPGA-based technology, a programmable logic device. Working using FPGA has proven to be an economically viable and reliable performance alternative, delivering good counting accuracy at rates up to 100 MS / s. The result of this project is a pulse counting unit called “Multichannel Counting Unit (MCU)” implemented on an Altera DE2-115 prototyping and development board. Photodetectors sends electrical pulses to the FPGA, where they are counted over time using 8 32-bit counters and sent to a computer via serial interface. A MatLab script is responsible for reading, storing and displaying in a graphical interface the count values sent to the PC. Keywords: FPGAs, digital system, photon counting.
Os avanços atingidos pela tecnologia nos campos da eletrônica, computação, instrumentação e fotônica, têm oferecido amplo desenvolvimento em áreas como medições científicas, espectroscopia, biotecnologia, diagnóstico e tratamento médico, física de alta energia, entre outros, demandando o desenvolvimento de detectores e sistemas com alta performance e precisão. Válvulas fotomultiplicadoras são dispositivos mais viáveis em sua relação custo/benefício para detecção de luz de intensidade ultra fraca, sendo em geral muito utilizadas na construção de câmaras escuras para pesquisas e testes com micro-organismos diversos. No Laboratório de Fotônica Aplicada - LaFA (Faculdade de Tecnologia - UNICAMP), a detecção de emissão de luz ultra-fraca em sementes tem sido explorada em estudos toxicológicos e cronobiológicos, utilizando as PMTs para detecção de luz neste espectro. Através deste trabalho, foi implementado um sistema digital com suporte para contagem de pulsos de fóton-contagem de até 8 canais independentes, utilizando para isso tecnologia baseada em FPGA, um dispositivo lógico programável. Trabalhar utilizando FPGA apresentou-se como uma alternativa economicamente viável e de desempenho confiável, entregando boa precisão de contagem em taxas de até 100 MS/s. O resultado deste projeto é uma unidade de contagem de pulsos chamada de “Multichannel Counting Unit (MCU)” implementada em uma placa de prototipagem e desenvolvimento Altera DE2-115. Fotodetectores enviam pulsos elétricos ao FPGA, onde são contados ao longo do tempo utilizando 8 contadores de 32 bits e enviados à um computador via interface serial. Um script em MatLab é responsável por ler, armazenar e exibir em uma interface gráfica os valores de contagem enviados ao PC. Palavras chave: FPGAs, sistema digital, fóton-contagem.