Manipulation de spectroscopie de fluorescence

Element sur les statistiques de photons

Une source macroscopique de lumiere produit un flux de photons lui-meme macroscopiques, c’est-a-dire compose d’un tres grand nombre de photons. Pour decrire cette lumiere, il est generalement suffisant de se contenter d’une approche ondulatoire. Ainsi, si l’on envoie sur une lame semi-reflechissante une impulsion de lumiere classique, l’impulsion est divisee en deux impulsions identiques, l’une transmise et l’autre reflechie, d’intensites egales a 50 % de l’intensite originale. Si l’on place un photodetecteur sur le trajet de la lumiere reflechie et un autre sur le trajet de la lumiere transmis, on observera deux signaux de photodétecteur coincidant temporellement. Et donc la question que l’on se pose : que se passe-t-il si l’impulsion envoyee sur la lame semi-reflechissante contient un seul photon ?,

Ce photon sera en fait soit reflechi, soit transmis, au hasard, avec une probabilite de 50 % pour chaque cas et on ne pourra donc jamais obtenir un signal sur chacun des photodetecteurs simultanement. Considerant la lumiere comme un flux de photons, on pourrait etre tente de penser que pour obtenir un photon unique, il suffit d’attenuer suffisamment une impulsion de lumiere classique. En fait, il n’en est rien. Si l’on attenue une impulsion laser de facon a avoir un photon en moyenne dans chaque impulsion attenuee et que l’on envoie une telle impulsion sur une lame semi-reflechissante, la probabilite d’obtenir un signal sur chacun des photodetecteurs simultanement (c’est-a-dire d’obtenir deux photons) est egale a la moitie de la probabilite d’en avoir un seul: un photon ≪ en moyenne ≫ est donc clairement tres different d’un photon ≪ unique ≫. Si l’impulsion est attenuee encore plus fortement, de facon a ce que le nombre moyen de photon devienne tres inferieur a un, l’impulsion contiendra rarement un photon et encore plus rarement deux photons. Mais ceci n’est pas non plus une impulsion a un photon, puisque l’on a le plus souvent zero photon au lieu d’un, et que la probabilite d’avoir deux photons n’est jamais nulle (alors qu’elle devrait toujours l’etre si l’on n’avait qu’un seul photon).

Presentation de la carte FPGA

Les FPGA (Field-Programmable Gate Array) sont des circuits integres reprogrammables. Ross Freeman, le co-fondateur de la societe Xilinx, a invente le premier FPGA en 1985. Les FPGA se situent entre les reseaux logiques programmables et les circuits logiques pres diffuses. Les reseaux logiques programmables sont des composants qui ne necessitent aucune etape technologique supplementaire pour etre personnalises, ce sont des circuits standards, programmables par l’utilisateur grace aux differents outils de developpement et qui incluent un grand nombre de solutions basees sur les variantes de l’architecture des portes ET et OU. Les pres diffuses sont des circuits integres bases sur l’utilisation des reseaux de cellules dont les blocs ont ete prealablement diffuses.

Les FPGA combinent donc a la fois la souplesse de la programmation des reseaux logiques programmables et les performances des circuits pres diffuses. En d’autres termes le FPGA permet d’avoir une architecture concue sur mesure a haute densite dans un circuit electronique, avec la possibilite de modifier cette architecture quand des nouvelles applications apparaissent. Sur la figure 7, on trouve la carte FPGA utilise durant ce travaille.

Notre carte graphique comprend les elements suivants et ce sont les plus importants : JTAG ou JointTestAction Group : Le JTAG est concue pour faciliter et automatiser le test des cartes electroniques numeriques. Elle consiste a donner un acces auxiliaire aux broches d’entree-sortie des composants numeriques fortement integres. Et aussi il etablie la communication entre le FPGA et le PC dans le cas d’une reconfiguration partielle du FPGA . I2C : c’est le bus de donnees, il permet de relier facilement un microprocesseur ou des peripheriques avec la carte FPGA, et sa frequence de fonctionnement est de 100 ou 400 KHZ. FX2: C’est une puce electronique, qui est utilisee pour fournir une interface USB rapide entre le FPGA et l’ordinateur. Il comprend une interface dite FIFO qui transfert directement les donnees entre le FX2 et l’interface externe. Ethernet 10 BASE-T PORT : C’est une interface reseau IOS : Ce sont des Entrees/Sorties standards on les appels aussi les broches utilisateurs ,et ces broches peuvent etre programmees pour etre On/entrees, In/sortie ou bi-directionnel.

Architecture des FPGA

Dans ce paragraphe nous presentons les caracteristiques des FPGA, en particulier pour clarifier la facon et le mode de fonctionnement dont ils peuvent mettre en oeuvre la personnalisation du materiel via leur reconfiguration. Il existe actuellement plusieurs fabricants de circuits FPGA, dont Xilinx et Altera qui sont les plus connus. L’architecture de FPGA (figure 8), se presente sous la forme de deux couches distinctes, la premiere est la couche appelee circuit configurable et la deuxieme est une couche de reseau memoire SRAM.

La premiere couche ( circuit configurable ) est constituee d’une matrice de blocs logiques configurables (CLB – en anglais Configurable Logic Bloc). Les CLB permettent de realiser des fonctions sequentielles et combinatoires . Autour de ces blocs logiques configurables, nous trouvons les blocs entrees/sorties (IOB – en anglais Input Output Bloc). Ils permettent de gerer les entrees-sorties pour realiser l’interface avec les modules exterieurs. La seconde couche est un reseau de memoire SRAM qui permet la programmation du circuit FPGA . La programmation est realisee en appliquant les potentiels adequats sur la grille de certains transistors a effet de champ pour interconnecter les elements des CLB et des IOB afin de realiser les fonctions souhaitees et d’assurer la propagation des signaux. Ces potentiels sont memorises dans le reseau de memoire SRAM . Un dispositif interne au FPGA

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Table des matières

Introduction
1.Description de la manipulation de spectroscopie de fluorescence
1.1.Fluorescence
1.2.Le laser NdYAG
1.3.Le spectrometre
1.4. Le photomultiplicateur ou PM
1.5.Amplificateur discriminateur
1.6. LE Stanford SR430
2.Element sur les statistiques de photons
3.Presentation de la carte FPGA
3.1. Architecture des FPGA
3.2. Architecture interne d’un FPGA
3.2.1. Les blocs logiques configurables (CLB)
3.2.2. Les blocs d’entrees-sorties ( IOB )
3.2.3.Les ressources de communications
3.2.4.Les Blocs RAM ( SDRAM memory )
4.Presentation de LabVIEW
4.1.Structure d’un projet LabVIEW
4.2.Structure d’un VI
5.Realisation du projet
5.1.Comment creer une DLL
5.2. Creation de VI LabVIEW FPGA
5.2.1.Sous VI FPGA-open
5.2.2.Sous VI FPGA-Close
5.2.3. Sous VI FPGA-Interface
5.2.4. VI LabVIEW-FPGA
6.Tests et resultats
6.1. Arduino Uno
6.2. Resultats
Conclusion
Annexes
Bibliographie