Desenvolvimento de um sistema de espectroscopia com matriz de detectores sensíveis à posição usando a plataforma Arduino

Abstract

O uso de plataformas livres no desenvolvimento de projetos científicos vem se tornando muito popular nos últimos anos. Uma das mais populares entre as plataformas de prototipagem existentes é o Arduino. O seu baixo custo e sua facilidade de manuseio tornam-no muito atrativo para qualquer pessoa que tenha interesse em desenvolver pequenos projetos. Por outro lado, o seu grande potencial de uso permite que seja usado em projetos científicos e projetos mais sofisticados, podendo apresentar resultados tão satisfatórios quanto os obtidos com placas de plataformas não livres. Com esse intuito, o projeto desenvolvido visa o uso da placa Arduino Mega no desenvolvimento de um sistema de medidas com um detector sensível à posição (PSD, do inglês Position Sensitive Detector). Foram desenvolvidas as placas de circuito impresso para acoplar o sensor PSD e a placa Arduino, além dos softwares para realizar a comunicação entre os dispositivos e assim obter as medidas do PSD. As medidas realizadas no sistema foram, primeiramente, medidas de caracterização óptica do sensor (funções de transferência e observação da ocorrência ou não de crosstalk entre trilhas vizinhas). Além disso, medidas de absorção no visível foram efetuadas para verificar o potencial uso do sistema desenvolvido como um sistema de espectroscopia de absorção no visível. Os resultados obtidos para a caracterização mostram que a matriz PSD apresenta boa linearidade nos seus dispositivos, porém, observa-se a presença de crosstalk. Já nas medidas de absorção no visível, é possível observar mudança de sinal (ou absorção) provocada por uma amostra absorvedora.

The use of open-source (or free) platforms in the development of scientific projects has become very popular in recent years. One of the most popular among existing prototyping platforms is the Arduino. Its low cost and ease of handling make it very attractive to anyone with an interest in developing small projects. On the other hand, its great potential for use allows it to be used in scientific projects and more sophisticated projects, and can present as satisfactory results as those obtained with non-free platform boards. The goal of this project is to use the Arduino Mega board in the development of a measurement system with a Position Sensitive Detector (PSD). The printed circuit boards were developed to couple the PSD sensor and the Arduino board, as well as the software to communicate between the devices and thus obtain the measurements of the PSD. The measurements performed in the system were, firstly, measurements of optical characterization of the sensor (transfer functions and observation of the occurrence or not of crosstalk between neighboring tracks). In addition, visible absorption measurements were performed to verify the potential use of the developed system as a visible absorption spectroscopy system. The results obtained for the characterization show that the PSD matrix presents good linearity; however, it is observed the presence of crosstalk. When applied at visible spectrum experiments changes in the signal were observed due to absorption by a sample.