皮秒時間相關(guān)單光子計數(shù)光譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研制.pdf

1、時間相關(guān)單光子計數(shù)(Timecorrelatedsinglephotocounting-TCSPC)方法能精確測定快速低強(qiáng)度光信號，特別適于測量皮秒、納秒和微秒瞬態(tài)時區(qū)的熒光壽命和時間分辨光譜，在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)及信息科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文以皮秒時間相關(guān)單光子計數(shù)光譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)過程為主要內(nèi)容，提出了采用類似多道定標(biāo)技術(shù)的PCI總線適配卡數(shù)據(jù)采集方案，并給出完整可行的系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方案。

2、 在引言中介紹了時間相關(guān)單光子計數(shù)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域和國內(nèi)外相關(guān)的研究情況。隨后介紹了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目皮秒時間相關(guān)單光子計數(shù)光譜儀的原理和結(jié)構(gòu)，并針對原有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不足，提出了基于PCI總線適配卡的數(shù)據(jù)采集改進(jìn)方案。 本文對皮秒時間相關(guān)單光子計數(shù)光譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從硬件設(shè)計和軟件開發(fā)兩個角度做了說明。硬件方面，首先介紹了PCI總線結(jié)構(gòu)體系，分析了PCI總線接口芯片PCI9052的寄存器設(shè)置。在對PCI協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片的工作過程

3、和應(yīng)用方案深入理解的基礎(chǔ)上，依據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，采用模塊化的設(shè)計方法，以雙口RAMIDT7026作為存儲介質(zhì)，以FPGAFLEX10K10作為邏輯控制單元，并使用VHDL語言描述了FPGA設(shè)計規(guī)劃，設(shè)計出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件。 軟件方面，在分析Windows2000內(nèi)核和WDM驅(qū)動模型的基礎(chǔ)上，介紹了驅(qū)動程序開發(fā)、調(diào)試的工具和途徑。使用DriverStudio軟件包開發(fā)出適用于Windows2000/XP下PCI總線適配卡的驅(qū)動程序

4、，結(jié)合代碼解釋了具體數(shù)據(jù)傳輸過程中驅(qū)動程序功能的實(shí)現(xiàn)，并給出驅(qū)動程序的調(diào)試和安裝過程。最后在進(jìn)一步分析了儀器控制及用戶需求的基礎(chǔ)上，運(yùn)用MSVisualC++6.0中的MFC類庫及相關(guān)Win32API，編制了用戶應(yīng)用程序，提供用戶與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)間的人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集的控制及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。 最后根據(jù)工作中的實(shí)際體會，作者對進(jìn)一步工作進(jìn)行了展望，并提出了一些注意事項(xiàng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能完全滿足皮秒時間相關(guān)單光子計數(shù)