Diseño e implementación de un analizador multicanal para espectometría nuclear con Zynq utilizando vivado

Abstract

Las diferentes aplicaciones de la radiación ionizante hace de esta, una herramienta muy significativa y útil, a su vez puede ser peligrosa para los seres vivos si son expuestos a dosis no controladas. Sin embargo, por sus características, no puede ser percibida por los cinco sentidos del ser humano, de tal manera que para conocer la presencia de esta se requieren de detectores de radiación y dispositivos adicionales que permitan cuantificarla y clasificarla. Este es el caso del analizador multicanal que se encarga de separar las diferentes alturas de pulso que se generan en los detectores, en un número determinado de canales; acorde al número de bits del convertidor análogo a digital. El desarrollo o acondicionamiento de tecnología nuclear ha aumentado considerablemente por la demanda de las aplicaciones, por consiguiente esto permite desarrollar sistemas que se adecuen a las necesidades del usuario, con características como reducción en el costo y volumen de los dispositivos. El objetivo del trabajo fue diseñar e implementar un núcleo de propiedad intelectual (IPcore) el cual funciona como un analizador multicanal para espectrometría nuclear. Los componentes del IPcore fueron creados en lenguaje de descripción de hardware VHDL y empaquetados en la suite de diseño Vivado, haciendo uso de los recursos como son el núcleo de procesamiento ARM que el chip Zynq contiene. Así mismo, para la primera fase de la implementación fue embebida en la FPGA la arquitectura hardware y programada en lenguaje C la aplicación para el procesador ARM. Para la segunda fase, el manejo, control y visualización de los resultados se desarrolló un instrumento virtual en la plataforma gráfica de programación LabVIEW. Los datos obtenidos como resultado del desarrollo e implementación del IPcore fueron observados gráficamente en un histograma que forma parte del instrumento virtual antes mencionado. Además los resultados obtenidos con el analizador multicanal embebido en la FPGA, tienen una gran semejanza con los resultados de analizadores multicanal comerciales.