Aufbau und Entwicklung eines
PC-Meßwerterfassungssystems für
die Hochfrequenz- und Laserspektroskopie
Diplomarbeit
Thomas Fabula, Bonn 1987
ausgeführt am Institut für Angewandte Physik
der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Zusammenfassung
Im Rahmen der Diplomarbeit wurde ein leistungsfähiges Echtzeit-Meßwerterfassungssystem (MES) für den Einsatz in der Hochfrequenz- und Laser-Spektroskopie entwickelt.
Messwerterfassungssystem
Es wurde ein Zwei-Prozessor-Rechnersystem auf der Basis eines IBM PC-XT kompatiblen Personal Computers in Verbindung mit einem ECB–Z80-System aufgebaut, die für die Rechnerkopplung notwendige Hardware entwickelt und ein flexibles Terminalprogramm (TERMINAL) für die Rechnerkommunikation in FORTH implementiert.
Messungen
Das Gesamtsystem wurde mit einer Testmessung eines Zirkon (Zr I) Spektrums mit der Methode der Polarisations-Spektroskopie, ein Verfahren der hochauflösenden Laserspektroskopie, getestet und auf seine Leistungsfähigkeit hin überprüft.
Simulation
Zur Interpretation der gemessenen Hyperfeinstruktur (Hfs) Spektren wurde ein Simulationsprogramm (SPEKTRUM) in Turbo-Pascal geschrieben, welches die Zuordnung der Hfs-Komponenten zu den Linien des aufgezeichneten Spektrums erleichtern helfen soll.
Universität Bonn
IAP – Institut für Angewandte Physik
Construction and development of a
PC data acquisition system for
high-frequency and laser spectroscopy
Diploma thesis by Thomas Fabula
Bonn 1987
performed at the Institute of Applied Physics of the Rheinische Friedrich-Wilhelms-University Bonn.
Summary
As part of this diploma thesis, a powerful real-time data-acquisition system for high-frequency and laser spectroscopy was developed. A dual-processor system based on an IBM PC-XT-compatible computer coupled to an ECB-Z80 system was constructed, the necessary coupling hardware was designed, and a flexible terminal program (TERMINAL) for inter-computer communication was implemented in FORTH.
The complete system was tested and its performance verified by a measurement of a zirconium (Zr I) spectrum using polarisation spectroscopy, a high-resolution laser-spectroscopy technique. For the interpretation of the recorded hyperfine-structure (HFS) spectra, a simulation program (SPEKTRUM) was written in Turbo Pascal to facilitate the assignment of HFS components to the lines of the real-time spectrum.
The SPEKTRUM program is a powerful simulation tool to help assign the many resolved components in the measured hyperfine-structure spectra of Zr I recorded with the real-time data-acquisition system via polarisation spectroscopy. SPEKTRUM turned the raw high-resolution polarisation spectrum of Zr I into assignable hyperfine data by predicting the expected multiplet pattern from the underlying nuclear and electronic quantum numbers and constants.
Publication
The work was published as:
- T. Brenner, S. Büttgenbach, T. Fabula & W. Rupprecht (1988)
- “Real-time data acquisition system for laser and radio frequency spectroscopy”
- Journal of Physics E: Scientific Instruments 21, 1150–1153
- DOI: 10.1088/0022-3735/21/12/005 IOPscience.iop
GitHub repositories
- github.com/ThomasFabula/Diploma_Physics
- github.com/ThomasFabula/HFS-SPEKTRUM
- github.com/ThomasFabula/Atomic-Physics
- github.com/ThomasFabula/ISOTOP
- github.com/ThomasFabula/HFSFIT
- github.com/ThomasFabula/ZIRKON
- github.com/ThomasFabula/Forth_Z80
Diploma physics certificate
A low-cost master (PC-XT) – slave (Z80) system linked by a high-speed parallel FIFO buffer (4 µs time resolution), a modular interface box for experiment control, and demonstration via polarisation spectroscopy on zirconium. Commercial software on the PC handled data reduction.