Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор аналитических методов определения природных, синтетических камней и их имитаций
1.1. Микроскоп (карманная лупа) -10-
1.2. Использование рефрактометра -11 -
1.3. Рефлектометры -15 -
1.4. Измерение дисперсии -17-
1.5. Использование рентгеновских лучей -19-
1.6. Использование спектроскопа -21 -
1.7. Анализ спектров поглощения и рассеяния -24-
Глава 2. Научно-исследовательская установка для диагностики прозрачных и полупрозрачных камней-минералов, созданная на основе акустооптического спектрометра комбинационного рассеяния .
2.1. Описание спектрометра и принцип его работы -32 -
2.1.1. Постановка задачи по проектированию устройства управления... - 34 -
2.1.2. Требования, предъявляемые к акустооптическому спектрометру 35
2.1.3. Выбор архитектуры устройствауправления -37-
2.1.4. Функциональная схема устройства управлени акустооптического спектрометра 39
2.1.5. Операции, выполняемые акустооптическим спектрометром - 43 -
2.1.6. Прецизионный цифровой синтезатор частоты - 44 -
2.1.7 Эллиптический фильтр нижних частот -45 -
2.1.8. Интерфейсные характеристики акустооптического спектрометра 48
2.2. Приемная часть рамановского акустооптического спектрометра... - 50 -
2.3. Перестроечная характеристика -54-
2.4. Программное обеспечение -56-
2.4.1. Функции, выполняемые программой -56-
2.5. Y-образный волоконно-оптический зонд -62-
2.6. Держатель (предметный столик) для фиксации образцов - 62 -
Глава 3. Диагностика прозрачных ювелирных камней методом акустооптической спектроскопии комбинационного рассеяния на примере алмазов и его имитаторов
3.1. Исследование бриллиантов (ограненных алмазов). - 69 -
3.2. Исследование основного имитатора алмаза - фианита - 72 -
3.3. Натуральные (природные) имитаторы бриллиантов - 76 -
3.3.1. Корунда (рубин и сапфир). -76-
3.3.2. Берилл -78-
3.3.3. Шпинель -79-
3.3.4. Циркон -80-
3.3.5. Топаз -81-
3.3.6. Горный хрусталь -82-
3.4. Синтетические кристаллы - имитаторы бриллиантов - 84 -
3.4.1. Иттрий-алюминиевый гранат -84-
3.4.2. Титанат стронция (таусонит) - 85 -
3.4.3. Ниобат лития -86-
3.4.4. Синтетический рутил - 86-
3.4.5. Синтетическая шпинель, шеелит -88-
3.4.6. Таблица диагностических свойств алмаза и его имитаций. -89-
Заключение -91 -
Список публикаций автора -92-
Литература -94-
- Использование рефрактометра
- Функциональная схема устройства управлени акустооптического спектрометра
- Держатель (предметный столик) для фиксации образцов
- Исследование основного имитатора алмаза - фианита
Введение к работе
В последние годы все большее внимание исследователей привлекают акустооптические методы управления оптическим излучением. -Достоинством этих методов являются высокие эффективность и быстродействие, широкие функциональные возможности. Кроме того, технические средства их реализации достаточно просты. В процессе акустооптического взаимодействия можно, во-первых, менять любой параметр светового излучения (амплитуду, частоту, фазу, поляризацию, направление распространения) и таким образом осуществлять управление световыми пучками как во времени, так и в пространстве [1]. Во-вторых, акустооптическое взаимодействие позволяет исследовать различные параметры как оптических изображений, так и распределение интенсивности излучения по спектру.
Изучение различных аспектов акустооптики интенсивно ведутся как в нашей стране, так и за рубежом; Здесь можно выделить два основных направления. Первое - это детальное исследование физики явления дифракции света на акустических волнах, второе - создание акустооптических устройств, отличающихся назначением и принципом действия. С уверенностью можно сказать, что акустооптика к настоящему времени уже оформилась как самостоятельное научное направление, о чем свидетельствует большое количество публикаций по акустооптике, представленных в виде статей в многочисленных российских и зарубежных периодических изданиях [2 - 7]. В частности детально исследованы особенности акустооптического взаимодействия в полупроводниках [8], дифракция на поверхностных акустических волнах [9], вопросы визуализации акустических полей [10, 11], акустооптического взаимодействия при большой интенсивности света [12, 13]. Пристальное внимание было уделено и техническим вопросам, таким как
-5-технология изготовления акустооптических ячеек, широкополосному
согласованию с источниками электрического сигнала [7,14] и т.п.
С другой стороны мы живем в такое время, когда потребности электронной промышленности, космической техники и т.п. настолько стимулировали поиск новых веществ со специальными оптическими и физическими свойствами, что искусство и наука выращивания кристаллов достигли высот, позволяющих получать в лаборатории большинство из важнейших драгоценных камней-минералов. Кроме того, были созданы такие кристаллы, не известные в природе, которые благодаря своей твердости и эффективности находят применение в ювелирной промьппленности. В качестве примера можно указать твердые и оптически чистые вещества, называемые для удобства редкоземельными гранатами, поскольку они имеют такую же структуру, как и природные гранаты (но не содержат окиси кремния).
Как имитация алмаза, огромную популярность завоевала кубическая окись циркония (фианит), которая успешно изготовляется и продается под различными торговыми названиями. Более полувека ювелиры были обеспокоены наличием в обращении синтетических рубинов и сапфиров, полученных очень эффективным методом Вернейля; теперь такие «самоцветы» научились диагностировать по характерным особенностям их внутренней структуры. Однако рубины научились изготавливать в условиях, очень близких к природным, поэтому их стало труднее определять.
Другой аспект касается частной торговли драгоценными камнями-минералами и заключается в законности продажи самоцветов, цвет которых улучшен окрашиванием или облучением. Одним из примеров может служить появление голубых бериллов, имеющих такой густой цвет, что их можно назвать аквамаринами. Но, как оказалось, эти камни-минералы быстро выцветают на солнце, что делает неоправданной их высокую стоимость.
-6-Приведенные выше примеры указывают на важность достоверной
диагностики драгоценных камней-минералов. Данная диссертационная работа
посвящена созданию и аппаратурной реализации методики неразрушающеи
диагностики прозрачных и полупрозрачных камней-минералов, основанной на
достижениях акустооптической спектроскопии, что и определяет
актуальность выбранной тематики.
Основные задачи, поставленные в диссертационной работе заключались в:
выборе физических основ, которые могли бы стать основой методики неразрушающеи диагностики драгоценных камней-минералов в сложных ювелирных изделиях;
отработке аппаратурного оформления, выбранной методики диагностики и разработке соответствующего программного обеспечения;
- создании малогабаритного (мобильного) аппаратурно-программного
комплекса для диагностики драгоценных камней-минералов;
- проведении натурных исследований на реальных образцах алмазов и их
имитаторах для оценки работоспособности созданной методики диагностики.
Целью данной диссертационной работы являлось решение указанных выше задач.
Новизна и научно-практическая ценность полученных в работе результатов определяется тем, что в ходе выполнения работы реально создан малогабаритный мобильный диагностический комплекс, позволяющий достоверно и однозначно определять драгоценные камни в сложных ювелирных изделиях и заложена основа создания базы данных для автоматического распознавания драгоценных самоцветов.
Положения, выносимые на защиту. На защиту выносится методика приборной диагностики драгоценных камней-минералов в сложных ювелирных изделиях, а именно:
1) использование акустооптической спектроскопии комбинационного
рассеяния обеспечивает возможность достоверной и однозначной диагностики драгоценных ювелирных камней;
разработанная плата управления позволяет создать малогабаритный мобильный акустооптический спектрометр комбинационного рассеяния, являющийся приборной основой созданной методики;
результаты проведенных натурных измерений подтверждают применимость, созданной методики для диагностики бриллиантов (ограненных алмазов) и их имитаторов в сложных ювелирных изделиях;
обобщение, полученных экспериментальных спектров и известных литературных данных составляет основу для создания пополняемой базы данных для диагностики ювелирных камней разработанной методикой.
Структура диссертационной работы.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка работ автора и списка использованной литературы и включает в себя 97 страниц текста в том числе 32 рисунка и фотографии, 2 таблицы.
В первой главе (являющейся обзором литературы) рассмотрены основные методы диагностики камней-минералов используемые в геммологи и ювелирной промышленности, отмечены их достоинства и недостатки. Кроме того, кратко рассмотрены физические основы явления комбинационного рассеяния и обосновано что данное явление может быть основой для создания эффективной диагностической аппаратуры.
Во второй главе подробно описан рамановский акустооптический спектрометр, спектрометр комбинационного рассеяния и диагностический комплекс, созданный на его основе.
Третья глава посвящена исследованию реальных драгоценных камней-минералов: алмазов (бриллиантов) и его имитаторов (фианит, ИАГ, рутил,
-8-ниобат лития, циркон, шеелит, сфалерит, корунд, шпинель, турмалин, топаз,
берилл, горный хрусталь). Проведено обобщение полученных
экспериментальных данных и данных известных из литературных источников в
Таблице диагностических свойств алмаза и его имитаций, что может служить
основой для создания базы данных по определению драгоценных (и не только)
камней-минералов.
В Заключении сформулированы основные результаты работы.
Основные результаты диссертационной работы были апробированы на:
6-ой Международной выставке «ПС RUSSIA 2004», 27-30 января 2004 г., Москва, «Сокольники»;
VI-м Международном Форуме «Высокие технологии XXI века», 18-22 апреля 2005 г., Москва, «ЭКСПОЦЕНТР»;
Международной специализированной выставке оптической, лазерной и оптоэлектронной аппаратуры «ФОТОНИКА-2006», 3-6 июля 2006 г., Москва, ЗАО «Экспоцентр» на Красной Пресне;
ХИ-ой Московской промышленной выставке «Москва и регионы России. Кооперация и сотрудничество», 30 августа - 2 сентября 2006 г., Москва, ВВЦ, павильон №57;
в фондах государственного «Геологического музея» им. В.И. Вернадского (г. Москва).
и отмечены Серебряной медалью лауреата конкурса «Лучшая отечественная продукция 2006 года» в номинации «Перспективные и инновационные разработки» (копия диплома прилагается).
Использование рефрактометра
Каждый минерал имеет определенный показатель преломления, по которому он может быть диагностирован с помощью рефрактометра (см. Рис. 1.1). В основе работы рефрактометра лежит явление полного внутреннего отражения. Все лучи, идущие из более плотной среды по углом падения, превышающим критический, пройти в менее плотную среду не могут и полностью отражаются обратно в плотную среду. При этом величина критического угла зависит от соотношения показателей преломления более плотной и менее плотной сред. Поэтому если в двух средах, находящихся в оптическом контакте, можно измерить угол, при котором начинается полное внутреннее отражение, и если известен показатель преломления более плотной среды, то можно рассчитать показатель преломления менее плотной среды.
Это основной принцип действия всех рефрактометров полного отражения. В таких рефрактометрах оптически более плотная среда с известным показателем преломления имеет вид либо полированной полусферы из тяжелого свинцового стекла, либо сегмента такой полусферы, либо срезанной трехгранной призмы с углом 60 при вершине, изготовленной из такого же материала. В каждом случае плоская верхняя поверхность является рабочим «столиком» прибора. Если плоская полированная поверхность любого камня, показатель преломления которого ниже показателя преломления полусферы, находится в оптическом контакте с указанным столиком, лучи, проходящие через стекло к камню, преломляются в нем и выходят в воздух, когда они попадают на поверхность камня под углом ниже критического. Однако они полностью отражаются обратно от поверхности камня, когда падают под углом, превышающим критический. Лучи, отраженные от поверхности камня, проецируются системой линз на прозрачную шкалу, которая видна через окуляр. Часть шкалы, на которую падают полностью отраженные лучи, выглядит ярко освещенной, тогда как остальная часть шкалы будет затемнена. Шкала градуирована изготовителями прибора непосредственно в величинах показателей преломления, благодаря чему показатель преломления диагностируемого камня можно просто прочесть по положению края тени (по границе полного внутреннего отражения) на шкале. Типичная картинка на шкале прибора показана на Рис. 1.2.
Следует отметить, что для получения на рефрактометре точных показаний необходимо, чтобы диагностируемый образец имел плоскую полированную грань, обеспечивающую хороший контакт со стеклянным столиком прибора. Кроме того, верхний предел измерений показателей преломления на любых стандартных рефрактометрах составляет примерно 1,81 независимо от того, насколько далеко продолжается их шкала. Этот предел обусловлен применяемой контактной жидкостью - йодистым метиленом, насыщенным серой и тетраиодоэтиленом. С другой стороны, было бы крайне желательным определять показатели преломления камней-минералов в пределах от 1,9 до 2,6, поскольку существует ряд синтетических материалов с высокими показателями преломления, успешно применяемых в качестве имитации алмаза. Выше сказанное несколько ограничивает область использования рефрактометров для диагностики.
Человек по своей природе ленив, и не зря говорят, что большинство из его изобретений появилось как необходимость предохранить себя от лишних забот. Таким образом, если бы путем простой установки исследуемого камня-минерала на прибор можно было прочитать его название, указанное на шкале, такой прибор, несомненно, приобрел бы широкую популярность. К таким приборам можно отнести рефлектометры [16], предназначенные для идентификации драгоценных камней, имеющих чистую структуру и хорошие отражательные способности при освещении этой грани узким пучком инфракрасного света.
Следует отметить, что связь между отражательной способностью прозрачного изотропного твердого материала и его показателем преломления была установлена еще французским физиком Френелем, который нашел, что в случае перпендикулярно падающего луча уравнение , где п- показатель преломления образца позволяет определить процент отраженного света.
Обычно в рефлектометрах «свет» создается светодиодом в относительно широкой полосе инфракрасной области (до 9500 А). Свет отражается от поверхности испытуемого образца, который помещают на небольшое отверстие, расположенное в нескольких миллиметрах над диодом, и улавливается фотодиодом, расположенным под углом около 30 к инфракрасному лучу. Как правило, шкала прибора имеет два предела - один для камней с низкими показателями преломления, а другой для минералов с высокими показателями. Фотография рефлектометра приведена на Рис. 1.3.
Функциональная схема устройства управлени акустооптического спектрометра
Как отмечалось в предыдущей главе, спектроскопия комбинационного рассеяния является наиболее перспективным инструментом определения физико-химических свойств твердых тел. Большинство рамановских спектрометров (спектрометров комбинационного рассеяния) представляют собой стационарные установки. Однако, использование акустооптических (АО) фильтров дает возможность создать малогабаритный спектрометр, способный решать многие аналитические задачи вне пределов лабораторий.
Для использования в задачах рамановской спектроскопии спектрометр должен иметь высокую чувствительность, достаточно высокое спектральное разрешение и высокий спектральный контраст. Спектрометр на основе АО фильтров позволяет обеспечить чувствительность за счет высокой светосилы и регистрации в режиме счета фотонов. Спектральное разрешение АО фильтров достаточно для многих приложений, связанных с анализом состава твердых тел. Однако спектральный контраст АО фильтров не высок, прежде всего из-за наличия медленно спадающих крыльев их функции пропускания. Очевидный подход к этой проблеме заключается в использовании дополнительного режекционного фильтра, подавляющего отраженное от образца лазерное излучение.
Другой подход, использованный в разработанном в НТЦ УП РАН приборе, заключается в двойной монохроматизации излучения путем использования двух последовательно расположенных АО фильтров, настроенных на одну и ту же длину волны. Такой подход, обеспечивает высокий контраст и не требует (хотя и не исключает) применения режекционных фильтров, а потому позволяет использовать спектрометр с разными лазерами. Кроме того, двойная монохроматизация позволяет дополнительно повысить спектральное разрешение в 1,5 раза. Ниже приведены функциональная и оптическая схемы рамановского акустооптического спектрометра (РАОС), описаны режимы работы и особенности прибора, приведено описание диагностической установки, созданной на его основе. В диссертации рассмотрены интерфейсные характеристики оптических головок акустооптических спектрометров. Сформированы требования к аппаратурно-программному комплексу, названному акустооптическим спектрометром и обеспечивающему работу этих головок. Описаны функциональная схема, принципы и алгоритмы АОС. Рассмотрено конструктивное исполнение АОС и полученные интерфейсные характеристики. Проведены первые экспериментальные исследования образцов драгоценных камней-кристаллов на созданном комплексе. Выработаны направления дальнейших работ по универсальному аппаратно-программному комплексу управления акустооптическими спектрометрами различных модификаций.
Спектрометр для измерения комбинационного рассеяния (Рис. 2.) состоит из излучающей части - зеленого лазера (А,=532 нм), включающего излучатель лазера и блок питания лазера, приемной части, включающей оптический блок и устройство управления, а так же волоконно-оптического зонда, необходимый для освещения исследуемого объекта и приема рассеянного излучения. Оптическая связь зонда с оптическим блоком осуществляется через объектив, вкручивающийся в оптический блок. Спектрометр управляется от любого персонального компьютера, на котором установлена управляющая программа и который соединяется с устройством управления через стандартньш последовательный порт. Соответственно, компьютер не входит в штатный состав спектрометра, однако, для работы компьютер всегда необходим.
Лазер LCS-DTL-316 представляет собой твердотельный лазер на кристалле YAG:Nd с диодной накачкой и удвоением частоты. Лазер работает в непрерывном режиме. Мощность лазера может устанавливаться в диапазоне от 1 до 200 мВт. Выходной луч фокусируется для ввода в волоконно-оптический зонд. Излучение лазера направляется на объект с использованием центральных жил комбинированного (Y-образного) волоконно-оптического зонда, а рассеянный свет собирается периферийными волокнами этого же зонда (устройство зонда будет описано ниже).
Отфильтрованное излучение попадает на охлаждаемый термоэлектрическим элементом ФЭУ, сигнал с которого поступает на двухканальную систему оцифровки. Один канал, использующийся в аналоговом режиме работы ФЭУ, включает предусшштель, выполняющий функцию масштабирования, и АЦП, а другой канал, использующийся в режиме счета фотонов, включает предусилитель и дискриминатор импульсов. Счет импульсов осуществляется в плате управления и обработки (ПУО), которая пересылает полученную информацию о световом потоке через последовательный порт в компьютер и принимает из компьютера информацию для задания параметров спектрометра и управления АО монохроматором. Синтезатор прямого синтеза, имеющий диапазон 28-56 МГц, генерирует ВЧ сигнал с частотой, задаваемой ПУО. Достаточно плотная сетка частот (шаг 3 Гц) позволяет задавать спектральные точки и осуществлять температурную коррекцию с высокой точностью. ВЧ сигнал через двухканальный усилитель
Держатель (предметный столик) для фиксации образцов
В основу устройства заложена микросхема AD9851 фирмы ANALOG DEVICES, представляющая собою, в сущности, высокоскоростной цифроаналоговый преобразователь. При использовании высокостабильного опорного генератора AD9851 генерирует на своем аналоговом выходе синусоидальное напряжение стабильной частоты и с заданной фазой. Для программирования частоты используется 32-битное кодовое слово, которое позволяет достичь точности задания частоты в 0.04 Гц при частоте опорного генератора 180 МГц. Микросхема содержит внутренний умножитель частоты в 6 раз, исключающий необходимость в высокостабильном высокочастотном опорном генераторе. Для программирования значения фазы предусмотрены 5 бит (шагами по 11.25 град.). Программный код, содержащий управляющие символы, 5-битный код фазы и 32-битный код частоты загружается побайтно через параллельный входной порт микросхемы. Байты устанавливаются в шине данных цугом, идентифицируются активным уровнем сигнала FQUD и загружаются во внутренние регистры микросхемы активным фронтом сигнала WR.
На тактовый вход микросхемы - синтезатора частоты поступает сигнал опорной частоты 30 МГц от микросхемы - кварцевого генератора SG8002.
Микросхема цифроаналогового преобразователя AD7801 задает значение амплитуды синусоидального напряжения на выходе синтезатора частоты в соответствии со значением кода, загруженного в нее из шины данных.
Результат синтеза, появляющийся на выходе AD9851, поступает на фильтр нижних частот. Он представляет собою эллиптический фильтр нижних частот пятого порядка. Выделенное синусоидальное напряжение запрограммированной частоты и фазы усиливается в буферном усилителе (микросхема ERA3 фирмы MiniCirquits) и поступает на выходной 50-омный соединитель. Результатом работы выходного цифроаналогового преобразователя микросхемы частотного синтезатора является синусоидальный сигнал запрограммированной частоты и фазы в сумме со своими гармониками. Для выделения чистого сигнала синусоидальной формы требуется фильтрация этого сигнала низкочастотным фильтром достаточно высокого качества. Этот фильтр должен обеспечивать значительное подавление гармоник в полосе задержания, обладать высокой крутизной в области среза и иметь высокую равномерность в полосе пропускания. Такое сочетание качеств может иметь, например, П образный эллиптический фильтр. Причем, имеет место некий оптимум в выборе порядка фильтра. Фильтры низкого порядка (ниже 5-го) не способны обеспечить высокое подавление в полосе задержания и высокую крутизну среза. А фильтры высокого порядка (7-го и вьппе), обеспечивая теоретически превосходные характеристики подавления, пропускания и крутизны среза, практически труднореализуемы из-за необходимости чрезвьиайно высокой точности в подборе номинальных значений компонентов (от 2 % и вьппе). Эти соображения делают однозначным выбор величины порядка фильтра. Исходными параметрами для синтеза эллиптического фильтра являются: - порядок фильтра, - частота среза, - входное / выходное сопротивление, - неравномерность в полосе пропускания, - подавление в полосе задержания. Частоту среза выбираем исходя из следующих соображений. Поскольку выходной ЦАП микросхемы-синтезатора частоты синтезирует выходной сигнал, используя тактовую частоту 180 МГц, то, согласно теореме Котелышкова, предельная частота его теоретически составляет 180 МГц / 2 = 90 МГц. Практическое значение всегда несколько меньше теоретически рассчитанного и может быть принято на 10% меньшим. Таким образом, получаем значение 81 МГц. Это - максимально возможная частота синусоидального сигнала, синтезированного из опорного сигнала тактовой частоты 180 МГЦ: Входное и выходное сопротивления фильтра должны равняться характеристическому сопротивлению всего высокочастотного тракта и, следуя существующим стандартам, должны быть равными 50 Ом. Неравномерность в полосе пропускания должна быть как можно ниже. Разумным числом может быть величина не более 0.5 дБ. Подавление побочных гармонических составляющих синтезируемого сигнала должно быть достаточно высоким. Для получения спектрально чистого выходного сигнала синтезатора подавление должно составлять величину порядка 100 раз (40 дБ). Синтез эллиптического фильтра при произвольном сочетании значений исходных параметров является неразрешимой в общем виде задачей. Синтез возможен лишь в некоторых случаях определенных сочетаний значений параметров. Кроме этого, необходимо учитывать еще и конечные результаты синтеза: значения номиналов электронных компонентов (емкостей и индуктивностей), которые должны укладываться в стандартный ряд величин номиналов, например, пятшроценгаый ряд Е24.
Исследование основного имитатора алмаза - фианита
Печатная плата управляющего устройства предназначена для работы с различными вариантами построения оптических блоков акустооптического спектрометра и представляет собою универсальный аппаратурно-программный комплекс, способный обеспечить множество применений (реализаций). Поэтому при установке ее в каждой конкретной конфигурации прибора требуется активизация не всех ее возможностей и функций. Это позволит загружать в программную память микроконтроллера лишь необходимые для работы конкретной конфигурации прибора подпрограммы и программные блоки. 1.Выбор оптической схемы прибора (один монохроматор или же два). В первом случае программа должна обеспечивать работу одного акустооптического монохроматора, вырабатывая лишь один импульс включения/выключения усилителя мощности MOD1I и контролируя напряжения питания усилителя мощности, его ток потребления и температуру кристалла ТІ. Во втором случае программа обеспечивает одновременную работу двух акустооптических монохроматоров, вырабатывая два импульса включения/выключения усилителей мощности MOD II и MOD2I и контролируя напряжение питания, токи потребления двух усилителей и температуру двух кристаллов. 2. Выбор принципа работы фотоприемника (токовый, или же счет фотонов). В первом случае принимаемым от фотоприемника сигналом является напряжение постоянного тока положительной полярности, подаваемое для измерения его величины на вход Р1.1 микроконтроллера. При этом сигнал на входе Р1.0 микроконтроллера игнорируется. Во втором случае от фотоприемника поступает последовательность TTL-импульсов, подаваемая на вход Р1.0 микроконтроллера для подсчета их числа. При этом сигнал на его входе Р1Л игнорируется. 3. Выбор типа используемого синтезатора частоты (AD9851 или же AD9852). В зависимости от диапазона частот: 20-90МГц или 40-150МГц в прибор устанавливается тот или другой ПЦСЧ. Программа должна поддерживать алгоритм программирования соответствующей микросхемы. 4. Выбор подсветки исследуемых образцов (лазер подсветки присутствует в оптической схеме прибора, или нет). В первом случае пользователем программируется положение и длительность импульса запуска лазера. Во втором случае импульс запуска лазера не вырабатывается. СВЯЗЬ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ. При включении питания прибора программа вьшолняет удаленную загрузку микроконтроллера и в дальнейшем вьшолняет обмен данньми с пользовательским компьютером по выбранному каналу связи. ОБРАЩЕНИЕ К ВНЕШНЕЙ ПАМЯТИ. Это операции записи/чтения внепшей памяти данных (микросхема 62256), занимающей младшие 32Кбайт адресного пространства микроконтроллера. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПЦСЧ AD9851. Выполняется в режиме параллельной загрузки программных кодов, как это рекомендовано в руководстве на микросхему. Микроконтроллер формирует последовательность из 5 байтов данных (содержащих код режима работы ПЦСЧ, код значения фазы, код значения генерируемой частоты), сопровождаемую импульсами FQUD (формируется на выводе Р3.5 микроконтроллера) и WR (формируется на выводе Р3.6). ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПЦСЧ AD9852. Выполняется в режиме параллельной загрузки программных кодов, как это рекомендовано в руководстве на микросхему. Микроконтроллером выполняются операции записи во внешнюю память данных: адресуются старшие 32Кбайт адресного пространства. При этом младшие 6 бит старшего байта адреса адресуют -59-регистры ПЦСЧ, в которые побайтно записьшаются код режима работы, код величины амплитуды, код значения фазы, код значения частоты генерации. КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ. Порт 1 микроконтроллера программируется как 8-канальный АЦП. Выполняется измерение напряжений на его вьшодах Р1.2-Р1.6. ИЗМЕРЕНИЕ. Порт 1 микроконтроллера программируется как 8-канальный АЦП. Выполняется измерение напряжения на выводе Р1 Л. СЧЕТ ФОТОНОВ. Вывод Р1.0 микроконтроллера программируется как счетный вход 16-разрядного счетчика (счетчик-таймер Т2). Выполняется подсчет числа импульсов в пределах программно установленных временных ворот. УСТАНОВКА РЕЖИМА ФЭУ. Оператором устанавливается величины напряжений на выходах цифроаналоговых преобразователей DAC0 и DAC1. РАБОТА О. Основной режим работы прибора. Вырабатываются управляющие импульсы (импульс запуска лазера), импульс (импульсы) включения усилителя (усилителей) радиочастоты и вьшолняются измерения сигнала с фотоприемника согласно временной диаграмме процедуры измерения акустооптического спектрометра.
