Курсовая: Лабораторный КРС-спектрометр - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Лабораторный КРС-спектрометр

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 166 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

20 Федеральное агентство по образованию Томский государственный университет Физический факультет Кафедра оптики и спектроскопии Лабораторный КРС – спектрометр. (курсовая работа) Выполнил: студент 4 курса Луговской А. А. Научный руководитель: Королев Б. В. Зав. кафедрой: профессор Майер Г. В. Томск – 2007 Содержание Введение …………………………………………………………………………...3 1. КРС – спектрометр …………………………………………………………….6 1.1 О граничения, налагаемые источником …………………………………..6 1.2 Б лок – схема спектрометра ………………………………………………..8 1.3 П реобразователь напряжение – частота AD 652 ………………………..11 1.4 К онцепция двухуровневого управления ………………………………..14 2. И спытания КРС – спектрометра …………………………………………….17 Заключение ……………………………………………………………………….20 Список литературы ……………………………………………………………… 21 Введение. Комбинационное рассеяние света (КРС) – рассеяние в газах, жидкостях и кристаллах, сопровождающееся появлением дополнительных частот в рассеянном свете. Явление комбинационного рассеяния было открыто Г.С. Ландсбергом и Л. И. Мандельштамом в 1928 году при исследовании рассеяния света в кристаллах и одновременно Ч. В. Раманом и К. С. Кришнаном при исследовании рассеяния света в жидкостях. После открытия этого явления начались широкие исследования КРС как в нашей стране, так и за рубежом. В настоящее время комбинационное рассеяние света оформилось в самостоятельный раздел спектроскопии. Спектроскопия комбинационного рассе яния света (КРС) основан а на способности молекул рассеивать свет с частотами при освещении их монохроматическим излучением с частотой , причем разность частот строго индивидуальна для каждого сорта рассеивающих молекул и не зависит от частоты [1] . Использование КРС при исследовании вещества исследователь получает возможность одновременного детектирования всех молекулярных компонентов среды с помощью одного источника света (лазера) с фиксированной (произвольной) частотой излучения . При этом сигнал КРС любой молекулярной компоненты газовой среды пропорционален ее концентрации, практически безинерционен, не подвержен тушению и не зависит от состава среды. Благодаря этому, спектроскопия КРС особенно перспективна для определения качественного и количественного состава сред сложного молекулярного состава. К сожалению, интенсивность линий в спектрах КРС очень мала и, поэтому, для их регистрации требуется сложная и дорогая аппаратура. Метод КРС является единственным оптическим методом д иагностики молекулярных сред, состав которых заранее неизвестен. Для получения спектров комбинационного рассеяния используют КРС – спектрометры, состоящие из лазерного источника излучения, кюветы с изучаемой средой, монохроматора, приёмника рассеянного излучения и системы обработки электрических сигналов. В качестве приёмников излучения в КРС – спектрометрах используются как одноканальные, так и многоканальные приёмники. К одноканальным приёмникам относятся фотоэлектронные умножители (ФЭУ), обладающие высокой чувствительностью. Регистрация спектра КРС с помощью ФЭУ осуществляется методом сканирования. При таком способе регистрации разные участки спектра записываются не одновременно. Для решения проблемы одновременности служат многоканальные приёмники излучения: фотодиодные ПЗС линейки и матрицы. Приёмники с зарядовой связью (ПЗС) представляют собой полупроводниковые кристаллы с тысячами фоточувствительных элементов. Чувствительность отдельного элемента заметно уступает чувствительности ФЭУ. Однако, в отличие от ФЭУ, эти фотоприёмники позволяют одновременно регистрировать тысячи точек спектра. В настоящее время большую роль при проведении спектральных измерений играет компьютер. Это в полной мере относится и к спектрам КРС. Компьютер применяют как для автоматизации экспериментальных установок, так и для выполнения тяжелой рутинной работы, связанной с обработкой полученных в ходе эксперимента данных. Автоматизация КРС-спектрометра с помощью компьютера заключается в управлении процессом сканирования спектральной картины, вычитании фона, обусловленного темновыми токами прибора, а также в организованном предоставлении данных в файлах библиотек и наглядную визуализацию спектров на экране монитора. После появления автоматизированных установок существенно упростился процесс расшифровки линий спектров КРС . Целью данной курсовой работы являет ся разработка лабораторного КРС - спектрометра, предназначенного для наблюдения явления комбинационного рассеяния света в жидкостях. 1. КРС – спектрометр 1.1 Ограничения, налагаемые источником При использовании импульсного лазера на парах меди в качестве источника излучения для получения спектров комбинационного рассеяния возникли некото рые проблемы, которые обсуждаются в данном раздел е . Во - первых, тот факт, что лазер импульсный, а не непрерывный, сразу лишил нас возможности использовать метод счета фотонов. Действительно, за лазерны м импульс ом, который длится в течение 20 нс, следует перерыв, который длится в течение 100000 нс. Получается, что 99,98% времени излучение вообще отсутствует. Для решения этой проблемы может послужить быстрый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который будет включаться только на время импульса. Однако, такие АЦП, как правило, имеют чрезмерно высокую стоимость. В нашей установке использ ован метод интегрирования фототока , при котором излучение за все время экспозиции усредняется. К сожалению, при этом интегрируется и весь темновой фототок, что снижает и чувствительность, и динамический диапазон спектрометра. Во-вторых, в спектре излучения медного лазера присутствуют разрядные линии. Их хорошо видно на рисунке 1, который был снят в отсутствие кюветы с жидкостью. Эти линии, при использовании лазера в других целях (например, в медицине), не создают помех в работе вследствие своей относительно малой интенсивности. При наблюдении же спе ктров комбинационного рассеяния интенсивность эти х линий оказывается больше интенсивности сигнала КР. Так же они закрывают собой значительную часть спектральной картины и, в частности, места возможного обнаружения линий КР. В-третьих, лазер генерирует излучение на двух длинах волн. Это приводит к появлению двух наборов линий КР . Помимо необоснованного усложнения спектра это может привести к наложению линий из разных наборов и невозможности определения интенсивности этих линий. Таким образом, непосредственное использ ование данного лазера весьма затруднено : необходима разработка некой оптической системы для выделения единственной линии излучения, что неизбежно связано с дополнительными потерями мощности излучения . Рисунок 1 . Спектр излучения лазера на парах меди в спектральном интервале, интересном для изучения КР . 1 .2 Блок – схема спектрометра. Для автоматизации КРС – спектрометра разработан интерфейс устройства сопряжения экспериментальной установки с ЭВМ, схема которого показана на рисунке 1. Особенность данной установки является наличие управляющего микроконтроллера, который играет роль посредника между ЭВМ и объектами управления. Подробнее эта роль будет описана в разделе «концепция двухуровневого управления» . В качестве источника излучения используется импульсный лазер на парах меди , генерирующий излучение на двух длинах волн ( нм и нм). Лазер расположен на довольно большом расстоянии от спектрометра, под прямым углом к нормали падения излучения на диафрагму. Таким образом , практически исключается появление в спектре паразитных разрядных линий, которые значительно усложняют работу, а так же появляется возможность использования в качестве монохроматора лазерного излучения последовательности при змы и диафрагмы. Призма разлагает желтую и зеленую линии генерации, а также многочисленные разрядные линии в спектр , а диафрагма пропускает лишь возбуждающее излучение с длиной волны нм. Собирающая линза 1 фокусирует это излучение в кювете с исследуемой жидкостью. Л инза 2 фокусирует изображение образовавшейс я перетяжки на вход монохроматора МДР– 2 3 . Важно заметить, что изображение перетяжки рассматривается под прямым углом к падающему на образец излучению, поскольку в этом направлении релеевское рассеяние имеет наименьшую величину и позволяет наблюдать линии КР. Монохроматор МДР-23 снабжен четырёхфазным шаговым двигателем, который обеспечивает установку длины волны в плоскости выходной щели путём поворота дифракционной решетки. Дифракционная решётка проецирует изображение спектра на вход фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), питание которого обеспечивается высоковольтным (- 2000В) стабилизированным блоком питания. Анодный ток ФЭУ поступает на усилитель постоянн ого тока (УПТ), который выполняет функцию преобразования ток-напряжение. Крутизна преобразования - 6 В / мкА. Величина напряжения на выходе УПТ пропорциональна интенсивности измеряемого светового сигнала с высокой линейностью. Для оцифровки полученного таким способом напряжения используется интегрирующий преобразователь напряжение – частота (ПНЧ) , специализированная микросхема AD 652 фирмы Analog Devices . Сочетание УПТ+ПНЧ позволяет измерять как постоянные, так и меняющиеся во времени сигналы, и даже импульсные. Полученный частотный поток поступает на счетчик микроконтроллера. Количество импульсов, накопленное за определённый фиксированный интервал времени , и образует отсчёт измеряемого сигнала , который через стандартный COM - порт передается в ЭВМ. Для управления шаговым двигателем использован штатный заводской блок управления шагового двигателя (БУШД). Однако, логика управления двигателем в БУШД нами отключена, и он используется только как источник питания обмоток двигателя. Логика управления двигателем реализована в микроконтроллер е . Таким образом, спектрометр представляет собой автоматизированную экспериментальную установку, которая является совокупностью спектральной и измерительной аппаратуры, а также компьютера. Рисунок 2. Блок схема КРС - спектрометра 1.3 Преобразователь напряжение – частота AD 652. Важным элементом измерительного тракта КРС-спектрометра является преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) с уравновешиванием зарядов - микросхема AD 652 . Такое внимание к этой микросхеме в данной работе обусловлено тем, что и менно метрические свойства ПНЧ определяют все метрические свойства установки, поскольку после ПНЧ вся дальнейшая обработка ведется в цифровом представлении, без накопления погрешности . В этой микросхеме входное аналоговое напряжение преобразуется в выходную импульсную последовательность, частота которой пропорциональна входному напряжению. Это осуществляется электрической схемой, приведенной на рис.2. Рисунок 3 . Э лектрическая схема ПНЧ AD 652. Рисунок 4. Диаграмма работы интегратора В зависимости от выходного сигнала компаратора импульсы тока фиксированной длительности (т. е. с фиксированным приростом заряда) подключаются при каждом изменении тактовых импульсов либо к суммирующему входу , либо к земле, что позволяет поддерживать нулевой средний ток на суммирующем входе. Это принцип уравновешивания [4] (Его особенность заключена в применении конденсатора для отслеживания отношения уровня входного сигнала к эталонному: рис. 2). Счетчик отслеживает число импульсов подключения к суммирующему входу (не более 2млн). Полученное число будет пропорционально среднему входному уровню за это число тактовых импульсов. После того, как сигнал выход а интегратора достигает порога компаратора, выход вентиля AND переходит в верхне е состояние. Н ичего не происходит , пока нулевой уровень тактового генератора не попадает на в ход триггера. В этот момент, тактовый генератор находится в состоянии нижнего уровня , поэтому триггер не меняет состояние. Когда генератор возвращае тся в единичное состояние, триггер также переходит в единичное состояние (рис. 4) и дает команду пе реключателю вычесть из интегратора определенное наперед заданное значение ; в этот самый момент, триггер дает команду вентилю AND встать в нижнее состояние выхода. На следующем отрицательном такте генератора , нижнее выходное состояние венти ля AND передается на вход D триггера . Когда генератор возвраща ется в верхне е состояние, выход триггера переходит в нижнее состояние и дает команду переключателю вернуться в режим интегрирования. В то же самое время триггер дает команду на вход венти лю AND встать в режим высокого уровня . И мпульсы сброса, приложенные к интегратору, имеют длину ровно одного периода генератора , единственный случай, когда могут возникнуть отклонения, это при нагревании, поэтому необходимо качественно подбирать питание микросхемы, во избежание перегрева. Основные характеристики микросхемы AD 652 : · Крутизна преобразования 200 кГц / В · Ошибка крутизны преобразования 0,25% · Максимальная выходная частота 2 МГц · Ошибка линейности 0,01% · Входной ток 5
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Современный туризм в России - это когда сутки ожидания парома в Крым лучшая альтернатива туроператору, пропавшему с твоими деньгами.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Лабораторный КРС-спектрометр", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru