Цифровий когерентний багатоімпульсний Фур’є-спектрометр ЯКР


Розробка відноситься до сфери радіофізики, зокрема, технологій радіоспектроскопії ядерного квадрупольного резонансу і спрямований на розв’язання важливої прикладної задачі дослідження структури та дефектності кристалічних структур на основі елементів А3В6 (сполуки GaS, GaSe, InSe, TlSe та ін.) шляхом створення нової багатофункціональної апаратно-програмної системи керування та оброблення даних для імпульсного Фур’є-спектрометра.

Задачі розробки

1. Розроблення експериментальних методів релаксаційної та імпульсно резонансної спектроскопії структур на основі шаруватих напівпровідників для вимірювання динамічних характеристик і дефектів кристалічної гратки.

2. Створення макету апаратної частини схеми реалізації релаксаційних методів, алгоритмів функціонування, оброблення інформаційних сигналів імпульсного Фур’є-радіоспектрометра ядерного квадрупольного резонансу з використанням програмованої логічної інтегральної схеми.

3. Реалізація програмної частини алгоритму формування послідовностей Ксакі-Бене, Уо Хубера, Хаберлена; цифрового усереднення та накопичення інформаційних сигналів відгуку ядерного квадрупольного резонансу,використовуючи засоби синтаксису моделювання динамічних режимів логічних структур. Для реалізації релаксаційних методів, алгоритмів функціонування, оброблення інформаційних сигналів запропоноване «ядро» імпульсного Фур’є-спектрометра ядерного квадрупольного резонансу на основі однокристальної програмованої логічної інтегральної схеми (ПЛІС). На даному етапі розробки реалізовано 48-розрядний цифровий синтезатор частот в діапазоні 1?100 МГц та програматор послідовностей імпульсів збудження ЯКР. Вихідна частота змінюється з кроком 1 Гц при точності встановлення 10-6.

Переваги Використання методів імпульсної Фур’є та релаксаційної спектроскопії ядерного квадрупольного резонансу забезпечить можливість комплексної діагностики дефектності та динамічних параметрів гратки шаруватих напівпровідників для створення на їх основі новітніх електронних пристроїв. Області застосування

  • Матеріалознавство – дослідження симетрії, структури та фазових переходів у кристалах, аналіз дефектності кристалів.
  • Твердотільна електроніка – контроль структури шаруватих напівпровідників, створення на їх основі радіаційно-стійких пристроїв.
  • Інформіційні та комунікаційні технології – алгоритми формування і оброблення інформаційних сигналів на основі програмованих логічних інтегральних схем і т. ін.

Очікувані основні технічні характеристики

– реєстрація ЯКР на ядрах 7Li, 14N, 35Cl, 63,65Cu, 69Ga, 115InSe та інших;

– спостереження частот в нульовому зовнішньому магнітному полі 1-100 МГц;

– реєстрація слабких сигналів шляхом цифрового накопичення;

– потужність ВЧ-передавача 1 кВт;

– тривалість скануючого імпульсу 0,1-10 мкс;

– амплітудний контроль 92 дБ;

– число послідовностей програматора 100000;

– обробка сигналів ядерної спінової індукції Фур’є аналіз;

– можливість підключення температурного сенсора;

– інтерфейс ПК USB 2.0;