La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Università degli Studi di Pavia Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettronica Progettazione di un sistema di acquisizione automatico da Microscopia.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Università degli Studi di Pavia Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettronica Progettazione di un sistema di acquisizione automatico da Microscopia."— Transcript della presentazione:

1 Università degli Studi di Pavia Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettronica Progettazione di un sistema di acquisizione automatico da Microscopia Laser Relatore: Prof. Carla Vacchi Correlatore: Prof. Alessandra Tomaselli Ing. Daniele Scarpa

2 Indice degli argomenti: -Panoramica sulle tipologie di microscopi ottici in commercio -Necessità di un microscopio a scansione laser a 2 fotoni -Presentazione degli elementi con cui si dovrà interfacciare il progetto realizzato -Scelta della soluzione migliore e relativi criteri adottati -Progetto elettronico -Collaudo -Risultati -Sviluppi futuri

3 Microscopio Tradizionale Lintero campione viene illuminato uniformemente dalla radiazione incidente Semplice nelluso Basso costo Può utilizzare il principio della fluorescenza ad 1 fotone Problema dei contributi fuori fuoco, che impongo il limite del campione sottile

4 Microscopio Confocale Elimina i problemi dei contributi fuori fuoco E un microscopio a scansione, illumina un punto alla volta il campione Miglior qualità dellimmagine rispetto al microscopio convenzionale Può utilizzare il principio della fluorescenza ad 1 fotone Costoso Utilizzabile da personale qualificato

5 Fluorescenza ad 1 fotone Single-Photon Excitation Fluorescent Decay

6 fluorescenza a 2 fotoni Fluorescenza a 2 fotoni Two-Photon Excitation Fluorescent Decay

7 Microscopio Confocale Elimina i problemi dei contributi fuori fuoco E un microscopio a scansione, illumina un punto alla volta il campione Miglior qualità dellimmagine rispetto al microscopio convenzionale Può utilizzare il principio della fluorescenza ad 1 fotone Costoso Utilizzabile da personale qualificato Può utilizzare il principio della fluorescenza a 2 fotoni, infatti la strategia attualmente utilizzata è ladattamento

8 Prototipo di Microscopio a Scansione Laser Si vuole realizzare un microscopio che: - NASCA per sfruttare la fluorescenza a 2 fotoni - Sia poco costoso Lapparato che si occupa della generazione del fascio Laser, la parte più complicata del progetto, è presente nel Laboratorio Sorgenti Laser

9 Microscopio a Scansione Laser campione piano orizzontale beam splitter L2 L1 laser fotomoltiplicatore asse verticale specchietti di deflessione x y z specchio

10 Sorgenti laser utilizzate Obiettivo: Laser Cr:Forsterite in regime di mode-locking fluorescenza a 2 fotoni, generazione di seconda armonica lunghezza donda (infrarosso): nm lunghezza donda em (infrarosso): nm durata impulso: 100 fsec potenza media (picco 1240 nm): 150 mW frequenza ripetizione treno impulsi: 100 MHz Sorgente utilizzata: Laser He-Ne Laser He-Ne perché? lunghezza donda (visibile): 633 nm lunghezza donda em (visibile): 633 nm riflessione, fluorescenza a 1 fotone

11 Sistema di partenza Il circuito si interfaccia con: - un sistema di movimentazione - un sistema di acquisizione - un sistema PC Scopo del progetto: Emulare sistema già esistente, rendendolo più flessibile Esiste già un sistema di acquisizione, che però ha rivelato dei limiti

12 Interfacce Elettro-Meccaniche Si tratta di una coppia di Galvoscanner, usati per deflettere il fascio laser incidente sul campione, luno adibito alla movimentazione Lungo lasse X, laltro su quello Y. Problema: - il motore pone un limite alla frequenza del segnale pilotante - i tipi di forma donda sollecitano differentemente i 2 motori - velocità di acquisizione

13 Interfaccia Opto-Elettronica Il segnale luminoso risulta avere una bassa intensità utilizzo un Fotomoltiplicatore per amplificare il segnale Problema: La circuiteria di contorno deve essere realizzata appositamente per il tipo di fotomoltiplicatore e di convertitore

14 Interfaccia Software La ricostruzione dellimmagine avviene attraverso un software opportunamente progettato che: - riceve il valore misurato e convertito - colloca tale dato nella matrice immagine Problema: Attualmente per la comunicazione viene utilizzata la porta parallela, quindi una bassa velocità di trasmissione

15 Criteri di scelta per il nuovo sistema 2) deve garantire inoltre: - Flessibilità - Dinamicità - Affidabilità - Semplice utilizzo 1)Il nuovo sistema progettato deve riprodurre il sistema già esistente

16 Criteri di scelta per il nuovo sistema 3 i possibili approcci Circuiteria dedicata Sistema a microprocessore Logica programmabile Scelta Logica programmabile su board di sviluppo che supporti descrizione componenti VHDL e disponga di circuiti dinterfaccia

17 EP2S60 DI STRATIX II 2 convertitori A/D 12-bit a 125-MHz 2 convertitori D/A 14-bit a 165-MHz 1 convertitore D/A 8-bit, 180 megapixels per Secondo triplo per uscita VGA 1 coder/decoder Stereo Audio a 96-KHz 1 MByte di SRAM 16 MBytes di memoria Flash 32 MBytes di SDRAM Connettore per card CompactFlash 4 posizioni programmabili distinte 1 connettore femmina a 9-pin RS-232 Scheda di rete Ethernet MAC/PHY 10/100 8 LED Oscillatore 100-MHz Supporto VHDL

18 Movimentazione assi X e Y Vengono generati attraverso due contatori i segnali di controllo che comandano i due galvomotori asse X asse Y

19 Acquisizione del segnale Il convertitore ADC utilizzato è differente rispetto alloriginale e può essere programmato (frequenza di campionamento, numero di bit… )

20 Ricostruzione dellimmagine X Y campione matrice immagine

21 Schema di progetto digitale Movimentazione X e Y Acquisizione P. Parallela Generatore di clock

22 Schema di progetto I blocchi principali sono descritti in VHDL Ciò garantisce la flessibilità del sistema

23 Collaudo Emulo il segnale dellADC internamente alla scheda Per semplicità, ho scelto una forma donda triangolare Per la mancanza di sincronismo, limmagine non è corretta

24 Collaudo Per rimediare al problema introduco un elemento di memoria FIFO Il vantaggio nellutilizzo di questo blocco è il rendere la scrittura e la lettura indipendenti metto in ingresso al convertitore unonda triangolare generata esternamente

25 Risultati Andando ad assemblare il progetto finale e collegando il fototubo alla board di sviluppo, si sono ottenute le prime immagini

26 Limiti del sistema Elettromeccanico Effetto a specchio (ritardo) Effetto schiacciato (filtraggio) Forma donda ideale Forma donda reale ritardo

27 Conclusioni - flessibilità del sistema, garantita dalluso di una Logica Programmabile - semplici procedure di elaborazione immagine - adeguatezza del progetto finale caricato sulla memoria dellFPGA avente la funzione di acquisizione dimmagini -raggiunto scopo principale, emulare sistema già esistente eliminando alcuni dei vincoli

28 Sviluppi futuri GARANTITI - generazione di differenti forme donda di controllo ai galvomotori - modifica delle velocità di acquisizione dei dati - connessione tramite rete direttamente alla scheda - pre-elaborazione dellimmagine sulla board di sviluppo - visualizzazione diretta dellimmagine a video


Scaricare ppt "Università degli Studi di Pavia Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettronica Progettazione di un sistema di acquisizione automatico da Microscopia."

Presentazioni simili


Annunci Google