TCSPC for LabVIEW

User's MANUAL

1. Equipment setting

1.1 TCSPC board setting

TCSPC manual 참조.

1.2 Solar TII monochrometer setting

Solar TII monochrometer manual 참조.

1.3 Zaber actuator setting

Zaber actuator는 반드시 직렬로 두 개가 연결되어 하나의 serial port로 연결되어야 한다. Actuator의 연결은 프로그램 실행에 반드시 필요한 것은 아니다. scan XY mode로 실행할 경우에만 설치하면 된다. 설치는 Zaber actuator manual 을 참조하기 바란다.

2. Software

2.0 installation

backup file은 다음 세 file로 구성되어있다.

SPCM_040227_develop.lib

SPCM_040227_release.lib

TCSPCforlabVIEW.zip

*참고

V3 버젼은 040227 버젼에 cfd rate를 확인하는 기능이 추가되었다.

V3 버젼 설치방법은 040227버젼과 동일하나 파일명만 각각

SPCM_scanning_mode_V3_develop.llb

SPCM_scanning_mode_V3_release.llb

TCSPCforlabVIEW_V3.zip

으로 바뀌었다.

이중에서 SPCM_040227_release.lib 는 diagram이 제거된 실행파일이고SPCM_040227_develop.lib 는 프로그램 수정을 위한 diagram이 포함된 파일이다. TCSPCforlabVIEW.zip 는 init file과 spcm32.dll파일을 포함한 labVIEW vi들을 단순히 zip file 로 압축해 놓은 형태이다.

프로그램 실행을 위해서는 위 세 파일들중 하나를 선택하여 설치하면 된다. 프로그램의 수정을 위한 것이 아니라면 file size가 작은 SPCM_040227_release.lib 를 설치하기를 권장한다. 프로그램은 LabVIEW 6.1환경에서 개발되었다.

설치순서는 다음과 같다.

먼저 solarTII 사에서 제공한 monochrometer control을 위한 프로그램과 vi들을 설치한다. 다음 zaber 사에서 제공해 주는 actuator control을 위한 labview vi들을 설치한다. 이후 becker & hickl 사에서 제공해주는 설치프로그램(tcspc_setup_web.exe)을 실행시켜 c:\Program Files\BH 폴더에 설치한다. 그러면 BH 폴더 아래에 c:\Program Files\BH\SPCM\DLL폴더가 생성이되고 이 폴더에 위 세파일 중 하나를 복사해 넣는다.

그리고 동일한 폴더에 spcm.ini파일을 복사해 넣는다.

SPCM_040227_develop.lib와 SPCM_040227_release.lib의 경우 실행을 시키면 vi를 선택하는 창이 뜨게 되는데 이때 spcm_scanning_mode.vi를 선택하여 실행하면 된다. TCSPCforlabVIEW.zip 의 경우 프로그램에 사용되는 vi들이 spcm_functions라는 폴더에 압축이 풀리게 된다. 그중 spcm_scanning_mode.vi를 실행시키면 dll과 ctl파일들의 위치를 묻는 창이 뜨게되는데 각각의 파일에 맞는 위치를 solarTII와 zaber 그리고 BH 프로그램들을 설치한 폴더에서 찾아 설정해 주면 된다.

2.1 Overview

front panel은 크게 TCSPC control panel, monochrometer control panel, actuator control panel의 세부분으로 나누어져 있다. TCSPC control panel은 측정과 data 저장, 프로그램 종료, error 및 현재 상태 표시 등의 기본적은 역할을 하는 버튼과 indicator로 구성되어 있다. actuator control panel은 XY scanning mode에서 actuator 작동을 위한 설정값들을 줄 수 있다. monochrometor control panel은 scan wavelength mode에서 설정값들을 줄 수 있도록 구성되어 있다. (기본적인 monochrometor 작동은 control window를 불러서 control 할수 있다.)

2.2 initializing

initializing은 TCSPC board initializing, zaber actuator initializing 그리고 monochrometer initializing 의 세부분으로 나뉘어지는데 이중 TCSPC와 monochrometer는 반드시 initializing이 되어야만 프로그램이 실행이 된다. initializing은 TCSPC board부터 시작하는데 c:\Program Files\BH\SPCM\DLL폴더에 있는 spcm.ini 파일로부터 parameter들을 불러와 initializing을 하게 된다. TCSPC initializing이 끝나면 zaber actuator initializing을 하게 되는데 이때 actuator가 연결된 serial port번호를 묻는 창이 뜬다. (acuator는 두 개를 직렬로 연결하여 하나의 serial port에 연결하여야 한다.) serial port를 지정해 주면 program이 actuator를 검색하여 actuator initializing을 하게 되는데 이때 만약 actuator가 연결되어 있지 않으면 바로 다음 단계인 monochrometer initializing으로 넘어 가게 된다. monochrometer initializing이 시작되면 previous position으로 setting을 할 것인가를 묻는 dialog가 뜨는데 이는 monochrometer를 프로그램이 기억하고 있는 이전에 실행했던 상태로 setting 할 것인지를 묻는 것이다. 만약 마지막으로 프로그램을 실행한 이후에 다른 방법(hand controllor와 같은...)으로 monochrometer를 작동하였다면 반드시 yes를 눌러 previous position으로 setting 해야만 오작동을 막을 수 있다. (가능하면 previous position으로 setting 하는 것이 좋다) initializing이 끝나면 front panel로 넘어가게 된다. front panel 우측 중단에 있는 state 란에 “idle state...” 라는 문구가 뜨고 좌측의 SPC_rate의 수치가 주기적으로 바뀌면서 우측하단의 current wavelength에 monochrometer의 setting wavelength 가 정상적으로 표시되면 initializing이 제대로 된 것이다. 만약 actuator가 연결되지 않은 채로 initializing이 진행되었다면 좌측 하단의 actuator control panel은  비활성화 된다. 이를 활성화시키기 위해서는 프로그램을 다시 시작해야 한다.

2.3 parameter setting

front panel 중앙부분에 set parameters 라는 버튼을 누르게 되면 parameter 설정 창이 뜬다. TCSPC MANUAL을 참고하여 원하는 parameter값을 설정한 이후에 set to active module 버튼을 누른 다음 exit 버튼을 누르면 front panel로 돌아오게 된다. 이때 설정된 parameter는 프로그램이 실행되는 동안만 적용되는데, 이후에도 지속적으로 변경된 값을 적용하려면 save to init file 버튼을 눌러 init file에 저장을 하여야 한다.

2.4 Single mode

single mode는 특정 파장대의 decay curve를 얻기 위한 mode이다. front panel 우측 아래에 보면 current wave length가 표시되어 있는데 이때의 값이 현재 monochrometer에 설정된 wave length이다. wave length를 변경하려면 그 아래쪽에 있는 show window 버튼을 눌러 monochrometer control window를 켜서 원하는 wave length를 설정한다. (control window는 내부적으로 항상 실행되고 있기 때문에 window를 설정을 한 후에 꺼도 문제가 되지 않는다.) 만약 측정한 데이터를 파일로 저장하기를 원한다면 데이터를 파일에 어떤 형태로 저장 할 것인지를 결정하는 select data format 란에서 entire curve select box에 check를 한다.(single mode에서는 integrated data select box와 reduced data select box가 비활성화 된다.) 그 후 collection time을 설정해 주고 start 버튼을 누르면 측정을 시작하게 된다. 측정이 시작되면 stop 버튼이 dialog 창으로 뜨게 되는데 중간에 측정을 멈추고 싶을 때 이 버튼을 누르게 되면 측정이 멈추게 된다. (stop 버튼은 monochrometer가 작동하는 동안은 작동하지 않기 때문에 결과적으로 화면에서 깜빡깜빡거릴 것이다.) entire curve select box를 check 하였다면 측정 후 file 저장을 위한 dialog가 뜨게 되는데 원하는 경로와 file명을 넣으면 data가 저장된다.

2.5 scan X-Y mode

actuator를 이용하여 translation stage를 0.1μm 단위로 움직이면서 scan을 하기위한 mode이다. actuator는 반드시 직렬로 두 개가 연결되어 있어야 한다. (program을 일부 수정하면 직렬로 세 개를 연결하여 XYZ 세 축에 대한 positioning을 할 수 있다.)

actuator는 기본적으로 X축과 Y축에 대한 값을 다르게 줄 수 있는데 scan은 X축을 따라 X축 pixel# 만큼 움직인 다음 다시 zero point로 돌아와 Y축으로 one pixel을 움직인 후 다시 X축을 따라 X축 pixel# 만큼 움직이기를 반복하여 Y축 pixel#로 설정된 값을 다 채울 때까지 반복하여 결국 (X축 pixel#)⨯(Y축 pixel#) 만큼의 curve를 받게 된다. scanning gap에서는 pixel 사이의 간격을 μm 단위로 입력한다. single mode와 마찬가지로 data를 저장하기 위해서 측정 전에 entire curve select box에 check하여야 한다. 측정하는 동안에는 actuator의 위치가 current position란에 표시된다.

2.6 scan WL mode

Scan wave length mode에서는 starting point의 wave length와 final wave length 값을 넣어주면 scanning gap으로 설정해 준 값을 변위로 하여 각 파장에 대한 decay curve를 얻을 수 있다. scan WL mode에서 설정해 주어야하는 parameter들은 아래와 같다.

* wave length setting

wave length setting에서 설정해주어야 하는 것은 starting point와 final wave length 값, 그리고 scanning gap 이다. 즉, “starting point”에서 설정해준 wave length에서 “final wave length” 까지 “scanning gap” 간격으로 반복해서 측정을 하는 것이다. 이들은 모두 nm 단위로 입력해야 하고 scanning gap의 경우 만약 starting point가 final wavelength 보다 더 큰 값일 경우 음의 값을 가져야 한다. 입력이 끝나면 우측에 pixel# 값이 계산되어 표시되는데 이는 측정 후에 얻는 decay curve의 개수에 해당한다. 그 외의 monochrometer 의 설정을 바꾸려면 show window 버튼을 눌러 control window에서 설정한다.

* data format

wave length setting으로 측정을 하면 pixel# 와 같은 수의 decay curve를 얻게 되는데 이때 얻은 decay curve는 curve 자체로도 저장이 되지만 integrate form 과 reduced form으로 가공되어 저장될 수도 있다. 저장되는 form의 결정은 측정 전에 미리 select data format란에서 원하는 data format에 check해 두어야 한다. 만약 두 개 이상의 format을 동시에 check하였다면 entire curve, integrate form, reduced form의 순서로 file dialog가 뜰 것이다. 만약 reduced form을 선택하였다면 file dialog가 뜨기 전에 reducing gag을 입력하는 dialog가 먼저 뜬다.

integrate 와 reduce의 두 가지 format 중 integrating은 측정된 curve를 시간에 대해 integrate 한 결과를 각각의 wavelength 별로 나타낸 것이고 reduce는 특정 decay curve를 wave length에 대해 나타내는데 시간단위를 입력한 reducing gap에 따라 추출해내어 저장하게 된다. 즉, 파장대별 PL intensity를 보려면 integrate format으로 설정하고 파장대별 특정시간대의 PL intensity를 보려면 reducing gap으로 설정하면 된다.

2.7 program의 종료

program을 종료시키기 위해서는 idle state에서 front panel 가운데에 있는 quit button을 누르면 monochrometer와 TCSPC board를 free 시킨 후 프로그램 창이 닫힌다. 우측 상단의 윈도우 종료 버튼을 이용해서도 program을 종료 시킬 수 있지만 이럴 경우 각각의 module의 자원이 반환되지 않아 프로그램을 재실행 시킬 때 문제가 발생 할 수 있다.

2.7 virsion 3.0에서 달라진 점

cfd 값의 시간에 대한 변화를 보기위해 cfd rates display 위에 PL quenching test 버튼이 추가되었다.

button을 누르면 시간에 따른 cfd 값의 변화를 볼 수 있는 아래 그림과 같은 창이 뜬다. 입력값은 time interval 과 total checking time 두가지 인데 time interval은 측정하는 시간간격을 나타내고 1초 이상의 값을 가져야 한다. total checking time은 측정하는 총 시간으로 time interval에 측정하는 횟수를 곱한 값이 된다.