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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-28012021-122824
Document
Author
Full name
João Marcelo Pereira Nogueira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Magalhães, Daniel Varela (President)
Fernandes, Ricardo Augusto Souza
Kurachi, Cristina
Title in Portuguese
Desenvolvimento de um sistema embarcado para realização de estudos através da espectroscopia de fluorescência
Keywords in Portuguese
Espectroscopia de Fluorescência
Instrumentação
Sistema Embarcado
Abstract in Portuguese
A espectroscopia de fluorescência é uma técnica de espectroscopia óptica amplamente utilizada em diversas áreas de pesquisas. Sua aplicação é considerada como uma opção rápida, não invasiva e não destrutiva, apresentando grande sensibilidade a alterações físicas e químicas em determinados grupos de moléculas. Na indução e na detecção de fluorescência é necessário que se tenha um sistema composto por aparatos ópticos, incluindo a fonte de luz de excitação e o sistema de detecção que muitas vezes exige o uso de um computador. Contudo essa configuração é bastante limitada, especialmente quando o sistema deve ser transportado para experimentos realizados em campo. Além de comprometer a segurança dos componentes do sistema, o transporte pode também afetar o alinhamento óptico da configuração, inviabilizando a reprodução das medidas. Em vista desses problemas, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um sistema integrado portátil e robusto, capaz de realizar a espectroscopia de fluorescência induzida por laser em campo. Componentes miniaturizados foram utilizados na montagem do sistema, como um computador dedicado com um programa embarcado, junto com um espectrômetro e a fonte de luz de excitação disponível em dois comprimentos de onda, 403 nm e 532 nm. Um programa chamado de EspectroVIS foi escrito na linguagem de programação orientada a objetos C++ para operar o sistema. Esse programa faz a comunicação com o espectrômetro, fornece ferramentas de visualização de rápida análise e ferramentas numéricas para filtragem e detecção de picos, permitindo que os espectros coletados sejam salvos em uma imagem ou em um arquivo de texto durante a medição. O sistema foi validado através de medidas em amostras conhecidas, gerando incerteza na ordem de ±2 nm. O projeto e o desenvolvimento do sistema integrado, bem como exemplos de aplicações do seu uso, serão apresentados ao longo desta dissertação.
Title in English
Development of an embedded system for fluorescence spectroscopy studies
Keywords in English
Embedded System
Fluorescence Spectroscopy
Instrumentation
LIFS
Abstract in English
Fluorescence spectroscopy is an optical spectroscopic technique, applied in several areas of research. Its application is considered as a faster, non-invasive and non-destructive, having great sensitivity to physical changes and defined in groups of molecules. To make the fluorescence induction and detection, it is necessary to have a system composed of optical devices, including the excitation light and the detection system that often requires the use of a computer. This configuration is limited, when the system must be transported in field experiments. Care should be taken to ensure the component safety and optical alignment during the transport, this must be considered to ensure the reproduction of the measure. Thus, The present work aims is proposed to develop an integrated system capable of performing laserinduced fluorescence spectroscopy (LIFS). The system must be portable and robust, allowing it to be operated in the field. Miniaturized components were used in its assembly, such as a dedicated computer with an embedded program together with a spectrometer and the excitation light source available in two wavelengths, 403 nm and 532 nm. A program called EspectroVIS was written in object-oriented programming in C++ to operate the system. The program communicates with the spectrometer, provides visualization tools for rapid exploratory analysis, and numerical tools for filtering and peak detection, allowing the collected spectra be saved in an image or text file in measurement. The system was validated through measurements on known samples, generating uncertainty in the order of ±2 nm. The design and development of the integrated system, as well as examples of applications for its use, will be presented throughout this dissertation.
 
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Publishing Date
2021-06-24
 
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