Desarrollo de una plataforma de interrogación óptica de bajo coste para la caracterización de sensores fotónicos basados en silicio poroso

Abstract

The aim of this TFM is the implementation of a low cost sensing plataform for the analysis of fluids and gases in real time, using sensing structures base don porous silicon as optical transduction elements.

The characterization system will have a light source with different bandwidths, to be able to adapt the measurement to samples with different reflectivities. Light reflected on the porous silicon sensor will be meassured continuosly by a monocromatic camera, providing the sensing information. The control interface of the interrogation plataform will be realized in LabVIEW. It will allows to configure the camera, as well as to obtain the characterization and sensing details.

Particularly, the objectives to be carried out in this work are:

- Development of an interface that allows to configure the camera, to select regions of interest, and to calibrate the measurements respect to a reference. The characterization plataform must to opérate at a speed higher tan 100 fps, to check the spectral evolution of the porous silicon sensor in real time.

- The implementation of several funcionalities to analyze the image of the porous silicon layer, and to determine its homogeneity. In this respect, parametrizable color maps are going to be created.

- The realization of a software that allows the use of porous silicon as sensing elements. An application has to be developed to detect fluids and gases, and to check the temporal evolution of the reflectivity in regions of interest. The detection of liquids and gases will be given by the siplacement of the porous silicon layer spectrum. In order to be able to carried out the sensing measurements in different points of the porous layer independently, another objective is the monitoring of the spectrum shift in real time, and in different regions of interest chosen by the user.

El objetivo de este TFM es el desarrollo de una plataforma de sensado de bajo coste que permita el análisis de fluidos y gases en tiempo real utilizando para ello estructuras basadas en silicio poroso como elementos de transducción óptica.

El sistema de caracterización constará de una fuente de iluminación con diferentes anchos de banda para poder adaptar la medida a muestras con diferentes reflectividades. La luz reflejada por la muestra de silicio poroso será medida de forma continua usando una cámara monocromática, de forma que proporcione directamente la información de sensado. La interfaz de control de la plataforma se realizará en LabVIEW, de forma que permitirá configurar la cámara, así como obtener los datos de la caracterización y del sensado.

De forma más específica, los objetivos del trabajo a desarrollar son:

- Crear una interfaz que permita configurar la cámara, seleccionar regiones de interés y calibrar las medidas con una referencia. La plataforma deberá operar a una velocidad superior a 100 fps para monitorizar en tiempo real la evolución espectral del silicio poroso.

- Implementar diversas funcionalidades que permitan procesar una imagen de la capa porosa y determinar la homogeneidad en su superficie. Se crearán para ello mapas de colores parametrizables.

- Implementar el programa que permita usar las muestras de silicio poroso como elementos de sensado. Se deberá realizar una interfaz para controlar el proceso de detección de fluidos o gases, y el procesado de la evolución temporal de la reflectividad en las regiones de interés. La detección de líquidos o gases vendrá dada por el desplazamiento del espectro asociado a la capa de silicio poroso. De cara a poder realizar el sensado en distintos puntos de la capa porosa de forma independiente, otro objetivo es la monitorización del comentado desplazamiento del espectro en tiempo real en diferentes regiones de interés elegidas por el usuario.