Sistema de aquisição de dados e automação de experimentos de espectroscopia não-linear

• Processo: 09/02646-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2009
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2010
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
• Pesquisador responsável: Paulo Barbeitas Miranda
• Beneficiário: Murillo Bellezzo
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Sistema de aquisição de dados Óptica não linear Instrumentação eletrônica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aquisição de dados | automação de esperimentos | espectroscopia não-linear | Instrumentação eletrônica | Óptica não-linear

Resumo

A espectroscopia ultra-rápida é uma ferramenta importante para investigar a dinâmica de processos ópticos na escala de tempo de dezenas de femtossegundos (fs) a alguns nanossegundos (ns). Em particular, a espectroscopia ultra-rápida tem contribuído enormemente para o estudo da fotofísica de polímeros semicondutores. Nessa técnica, a amostra é excitada com um pulso de luz intenso e ultra-curto que altera suas propriedades ópticas. Essa "amostra opticamente alterada" é investigada através de um pulso de prova fraco de comprimento de onda lambda, cujo atraso tau relativo ao pulso de excitação é variado. Ao mesmo tempo, uma réplica do pulso de prova incide em uma porção não excitada da amostra, servindo como referência para determinar a variação relativa na transmitância da amostra induzida pelo feixe de excitação, deltaT/T(lambda,tau).Embora já exista um aparato óptico para espectroscopia ultra-rápida no laboratório de óptica não-linear do grupo de Fotônica do IFSC-USP, para efetivamente utilizar a técnica em filmes finos é necessário aumentar a sensibilidade do sistema de detecção e automatizar a aquisição de dados no experimento. Para tal, precisa-se projetar e montar a eletrônica de condicionamento dos sinais dos fotodetetores para que os mesmos possam ser lidos por uma placa de aquisição de dados instalada no computador do laboratório, bem como controlar os motores que acionam a linha de atraso e o monocromador no estágio de detecção.Também será realizada a automação de um novo amplificador paramétrico óptico (OPA) que está sendo construído no laboratório de espectroscopia não-linear de interfaces do IFSC-USP. Nesse caso, precisa-se automatizar o movimento dos motores de passo que fazem a sintonia do instrumento e modificar o software original de um espectrômetro SFG (desenvolvido em LABVIEW) para que ele possa também utilizar o OPA recém construído. Assim, o estudante de iniciação científica irá trabalhar em conjunto com o orientador e com estudantes de pós-graduação, participando ativamente da montagem de protótipos, testes e da montagem final de circuitos eletrônicos relativamente sofisticados. Nesse processo irá aprender a trabalhar com fundamentos de fotodetetores, eletrônica analógica rápida (~ 1 GHz) e circuitos lineares utilizando amplificadores operacionais. Em uma segunda etapa do trabalho, o aluno aprenderá a utilizar placas de aquisição de dados (conversores A/D e timers) e programação na linguagem LABVIEW para desenvolver o software de aquisição e processamento de dados. Ao final desse período de um ano o aluno deve ser capaz de entender o princípio da espectroscopia ultra-rápida e saber interpretar qualitativamente os resultados obtidos. Tal experiência em automação e controle de experimentos será bastante construtiva para a formação de um estudante de física.