SM2201

1. Общее описание : что такое SM2201 и для чего нам нужно модернизировать его оборудование

СМ2201 (SM2201) - мессбауэровский спектрометр с высоким скоростным разрешением, оригинальный спектрометр был разработан в 1989 г, мелкосерийное производство продолжалось до 1991 г. Несмотря на свой солидный возраст этот спектрометр продолжает обеспечивать получение передовых научных результатов и на момент написания этой страницы (янв. 2023).

Несмотря на устаревшую элементную базу (микросхемы серии ТТЛ, ТТЛШ - 155, 1533) этот спектрометр обладает уникальными характеристиками, позволяющими считать его одним из лучших в мире. Основное его преимущество перед другими спектрометрами - существенно меньшая величина ошибки значения скорости в системе допплеровской модуляции, что обусловлено большим количеством научных работ и исследований в области систем регулирования. Известно, что в мессбаэуровской спектрометрии энергия гамма-квантов модулируется эффектом Доплера, скорость изменяется дискретно, при этом за интервал 1 точки спектра (для спектров на 4096 точек это 16 мкс) скорость должна поддерживаться условно постоянной (на самом деле нет и идет постоянное приращение в течение всего интервала измерения всех точек спектра от 0 до 2^N-1). При этом Доплеровский модулятор это электромеханическая система, которая содержит пружины, шток, массу (поглотитель=образец или источник), которую он должен толкать и многое др.). В итоге получается многоконтурная система регулирования, для которой задачи регулирования решены лучше, чем для других известных спектрометров.

Если задача регулирования решена некорректно, то мы наблюдаем следующие дефекты на спектрах стандартных поглотителей (монообразцов):

• отклонение положений центров спектральных линий от известных значений
• отклонение величин ширин линий от ожидаемых значений (для a-Fe, ширины 1 и 6, 2 и 5, 3 и 4 должны быть попарно равны)
• отклонение формы линии спектра (должна быть Лоренцева линия)

Подытоживая все сказанное выше можно заключить, что это оборудование позволяет получать хорошие научные результаты, но есть проблема в том, что часть документации отсутствует, а модули уже достаточно старые и они не раз подвергались многократному ремонту, поэтому в рамках этого репозитория мы ПОРТИРУЕМ СТАРОЕ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НА НОВУЮ ЭЛЕМЕНТНУЮ БАЗУ (в основном на FPGA).

2. Ключевые особенности SM2201

СМ2201 состоит из множества спектрометрических модулей, которые объединены на магистрали KAMAK (CAMAC), в состав спектрометра входят следующие модули:

• Крейт-контроллер, совместимы с К-16;
• ISA-Интерфейсная плата;
• Высоковольтный блок питания детектора;
• Входное устройство (усилитель с программируемым коэффициентом усиления и диф. дискримимнатор)
• Блок накопления;
• Функциональный генератор;
• Драйвер допплеровского модулятора;

3. План портирования

Наиболее критическими с точки зрения поддержки являются следующие устройства:

1. Блок накопления
2. Контроллер крейта и интерфейсная плата
3. Другие модули