diff --git a/chapters/A2-electronics.tex b/chapters/A2-electronics.tex index ea68669..07e3c96 100644 --- a/chapters/A2-electronics.tex +++ b/chapters/A2-electronics.tex @@ -54,3 +54,67 @@ logico necessario e descriverlo (secondo le specifiche del linguaggio VHDL). Un ulteriore passaggio converte il codice VHDL in istruzioni di programmazione della scheda, che vengono eseguite attraverso la connessione USB. +\begin{figure}[ht] + \centering + \includegraphics[width=\linewidth]{images/elettr.pdf} + \caption{Schema delle connessioni tra fotodiodi a quadrante (QPD), scheda + FPGA, generatori diretti di segnale (DDS) e modulatori acusto ottici (AOM).} + \label{fig:my_label} +\end{figure} + +Nel nostro caso, il segnale in ingresso è la tensione prodotta dagli +amplificatori dei fotodiodi a quadrante. L'uscita di questi viene +collegata direttamente ai convertitori analogico/digitali dell'FPGA. + +La differenza tra il segnale misurato in ingresso e il set-point viene +trasformata, attraverso un fattore di conversione determinato in fase di +calibrazione, in una variazione della frequenza del segnale elettronico +inviato ai trasduttori presenti sui modulatori acusto ottici. + +La generazione del segnale elettronico alla frequenza richiesta è +delegata a due generatori digitali di segnale (DDS, Direct Digital +Synthetizer), forniti da Analog Devices (AD9852), in grado di +modificare la frequenza generata a un rate di \SI{100}{\MHz}. + +L'impostazione della frequenza sui DDS si esegue attraverso +l'immissione di tre \textit{word} di 8 bit in appositi registri su ciascuna +delle schede utilizzate. Le schede presentano due \textit{bus}, uno per la +selezione dell'indirizzo del registro, uno per la lettura o scrittura +di una \textit{word} nel registro selezionato. Una volta impostati indirizzo e +valori su ciascun \textit{bus} è necessario avviare il trasferimento +della \textit{word} nel registro di memoria interno impostando su ON un +ulteriore pin. + +La scheda FPGA, una volta determinata la frequenza da inviare a ciascun +AOM, procede alla programmazione simultanea delle due schede Analog +Devices, inviando in sequenza le tre \textit{word} necessarie e +sincronizzandone il trasferimento nei registri di memoria. + +Il massimo rate di aggiornamento della frequenza che siamo riusciti a +raggiungere è inferiore sia a quello supportato dai DDS sia al rate +di esecuzione del ciclo di retroazione sulla FPGA. + +Infatti, tentando di comandare i DDS alla massima velocità possibile +supportata dalla FPGA, si è osservata la comparsa di anomalie nel +funzionamento dell'apparato in prossimità di certi valori di frequenza. +Il \textit{debugging} di questa problematica non è stato affatto semplice +e ha richiesto un'analisi precisa del segnale trasportato su ciascun +conduttore del bus tra FPGA e DDS. +In ultima analisi si è rilevato come fenomeni di \textit{diafonia} tra +i vari conduttori presenti sul cavo utilizzato per connettore l'FPGA ai DDS +(cavo fornito da National Instrument) portino ad un allungamento del +transiente necessario affinché tutti i bit del bus raggiungano il valore +impostato. + +Si è quindi dovuto procedere a rallentare la velocità di scrittura +delle singole \textit{word} sui DDS, inserendo un piccolo tempo morto +(nell'ordine dei nanosecondi) tra la scrittura della word e il trasferimento +nel registro di memoria. + +In conclusione si è osservata una completa risoluzione dei problemi osservati +con una variazione dei tempi di reazione del sistema ampiamente trascurabile +rispetto al limiti dettati dal rate di campionamento del segnale dei QPD. + + + + diff --git a/chapters/A3-protocols.tex b/chapters/A3-protocols.tex index 9e7d4d2..7109452 100644 --- a/chapters/A3-protocols.tex +++ b/chapters/A3-protocols.tex @@ -82,4 +82,50 @@ immobilizzate} \includegraphics{images/flow_cell.pdf} \caption{Realizzazione di una cella di flusso} \label{fig:my_label} -\end{figure} \ No newline at end of file +\end{figure} + + +\begin{algorithm}[ht] +\caption{Cella di flusso con fluoroforo immobilizzato} +\label{proto:silica_beads_flow_cell} +\begin{tabular}{p{2cm} p{12cm}} + \textbf{Materiale \mbox{necessario}:} + & + $\bullet$~Soluzione con fluoroforo streptavidinato + $\bullet$~Acqua ultrapura Milli-Q\textsuperscript{®} + $\bullet$~Vetrino portaoggetti + $\bullet$~Vetrini coprioggetti \#0 (spessore \SI{100}{\um}) + $\bullet$~Foglio biadesivo (spessore $\approx \SI{60}{\um}$) + $\bullet$~Etanolo assoluto ($> 99.8\%$) + $\bullet$~Silicone + $\bullet$~Carta assorbente +\end{tabular} +\begin{algorithmic}[1] + \STATE Pulire accuratamente un vetrino portaoggetti e due vetrini + coprioggetti, risciacquandoli con etanolo su entrambi i lati. + \STATE Far evaporare completamente il solvente. + \STATE Ritagliare delle strisce sottili e lunghe (circa + \SIlist{2x50}{\mm}) di foglio biadesivo. + \STATE Preparare le celle di flusso sul vetrino coprioggetti utilizzando + le striscette adesive (come in figura), lasciando la pellicola + protettiva superiore. + \STATE Sonicare per \SIrange{1}{2}{\minute} minuti la soluzione + contenente microsfere + e nitrocellulosa, in modo da eliminare eventuali aggregati. + \STATE Vortexare per \SIrange{20}{30}{\second}, in modo da sospendere + omogenemaente le microsfere nel volume della soluzione. + \STATE Prelevare con una micropipetta \SIrange{1}{2}{\uL} di soluzione. + \STATE Depositare la soluzione sopra un vetrino coprioggetti, tenendolo + fermo con la punta della pipetta e utilizzando un secondo vetrino per + stendere uniformemente la soluzione, poi lasciare riposare \SI{5}{\minute}. + \STATE Rimuovere le pellicole protettive dagli adesivi sul vetrino + coprioggetti, creare le celle di flusso chiudendo il vetrino + coprioggetti sul vetrino portaoggetti, assicurandosi che la superficie + rivestita con la soluzione rimanga interna alla cella. + \STATE Immettere acqua ultrapura, utilizzando una micropipetta, da un lato + della cella di flusso, fino a riempirla completamente. Utilizzare se + necessario un pezzo di carta assorbente per agevolare il flusso + dell'acqua attraverso la cella. + \STATE Sigillare i lati aperti della cella utilizzando del silicone. +\end{algorithmic} +\end{algorithm} \ No newline at end of file diff --git a/images/elettr.pdf b/images/elettr.pdf new file mode 100644 index 0000000..c2d4db4 Binary files /dev/null and b/images/elettr.pdf differ