via E. Fermi,4 27035 Mede (PV) - Italy
www.stelar.it
[email protected]
L’azienda
STELAR è una società italiana indipendente fondata nel 1984
La missione
progettazione, sviluppo e fabbricazione di strumentazione scientifica
con caratteristiche innovative
Settori di attività
Sistemi di monitoraggio per l’industria
Sistemi e strumentazione per la ricerca nel campo
delle risonanza magnetica nucleare (NMR)
Uni-Pavia 24/11/06
Progetto
High Field, High Frequency Digital NMR
Obbiettivi
-Sviluppo di una console NMR completa su singola scheda PCI capace di
operare a frequenze NMR fino a 500 MHz
-Sviluppo di software per il controllo e la temporizzazione dei dispositivi e la
compilazione delle sequenze di misura avanzate per rilassometria,
spettroscopia NMR e MR Imaging.
Titoli di tesi disponibili
1)
Sviluppo ed implementazione su logica programmabile di un ricevitore di segnali per
Risonanza Magnetica Nucleare a frequenze elevate basato sulla tecnica
dell’undersampling’
2)
Sviluppo di un linguaggio di programmazione per un sequenziatore/impulsatore per
Risonanza Magnetica Nucleare basato su una macchina sequenziale sincrona
3)
Progetto e sviluppo di una Dynamic Link Library (DLL) per un sistema digitale di
ricezione trasmissione per spettroscopia NMR implementata su una singola scheda
PCI.
Per ulteriori d’informazione contattare:
Dr.ssa Carla Vacchi
[email protected]
Che cos’è la risonanza magnetica nucleare
Frequenza di precessione
o Frequenza di Larmor
0  B
M
0
B0
Rapporto giromagnetico caratteristico
del nucleo

Isotope

(relative)
Resonance frequency at
B0 = 11.7 Tesla
relative
sensitivity
1H
100
500 MHz
1
13C
25
125 MHz
10-5
15N
10
50 MHz
10-7
19F
94
455 MHz
0.8
29Si
20
99 MHz
10-3
31P
40
203 MHz
0.07
Frequenza di trasmissione di TX , la
frequenza del segnale acquisito con RX
ed il campo B0 sono definiti da
0  B
0
Esempi di Strumenti NMR
STELAR
PC-NMR
Frequenze da 1KHZ a 90 MHZ
VARIAN
Spettrometro NMR a 900 MHz
B0= 21 Tesla
B0 da 10-4 Tesla a 2.1 Tesla
High Field, High Frequency Digital NMR
-Sviluppo di una completa console NMR su singola scheda PCI capace di
operare a frequenze NMR fino a 500 MHz
ADC Channel
3 RF Sources Channels
PCI Interface
FPGA
Dual Port SRAM memory
External bus fuffer and External Interlocks and Trigger
ADC
Down
Conversion
(DDS+Mixer)
ADC (Analog To Digital Converter)
200 MHz sampling rate with 12 bits of resolution
Direct Digitalization of signal up tp 90MHz
Down Conversion
32 bits Resolution of Frequency and Phase registers.
16 bits Resolution of output DDS
channels sine and cosine .
ADC
Down
Conversion
CIC
FIR
(DDS+Mixer)
FILTERING
CIC ( Cascaded Integrated Comb )
 Real-time reprogramming of digital filter CIC block under
Pulser control
 Decimation Rate range from 4 to 16383
FIR (Finite Impulse Response)
 Real-time reprogramming of digital filter CIC block under
Pulser control
 16 Taps of FIR that correspond to order
of analog filter
ADC
Down
Conversion
(DDS+Mixer)
CIC
FIR
DDA
SRAM
Memory
Buffer
Accumulation Method :
Digital Data Accumulator
 Accumulation in Cartesian and Polar coordinates
 Real-time reprogramming of digital filter CIC block under Pulser control.
 Decimation Rate range from 4 to 16383
SRAM Memory Buffer in four independent blocks for 0°, 90°,
module, phase data.
Single board NMR console
ADC
Down
Conversion
(DDS+Mixer)
RF CH1
DDS
RF CH2
DDS
RF CH3
DDS
CIC
FIR
DDA
Pulser
The unique timing technology developed allows the
'on fly' reprogramming, under pulser control, of all
devices, including system frequency, digital filters,
down converters and decimation coefficients even
during the acquision of the FID
SRAM
Memory
Buffers
Principali specifiche del ‘pulse sequences generator’
- 96 canali d’uscita per il controllo dell’hardware e la sincronizzazione di tutti i dispositivi
interni all’FPGA come pure dei dispositivi esterni
- unconditional and conditional jumps a qualsiasi subroutine preprogrammata e a
procedure di run-time programming.
- 7 livelli di nested cycles per la massima compattezza degli script e per una migliore
velocità di caricamento. Le ‘running sequences’ possono essere aggiornate e
riprogrammate in modo dinamico durante la loro esecuzione.
- Il pulser sequencer può essere programmato per reagire in varie modalità a eventi
run-time interni o da dispositivi esterni come signal overflows, interlocks di sicurezza e
trigger esterni.
- Un intervallo elementare di pulser può variare da 40 ns a 85.9 s, con una
risoluzione di 20 ns. Se necessario la durata di un passo logico può essere estesa
praticamente all’infinito per mezzo dei cicli programmabili
Sviluppi in corso
Sviluppo di un linguaggio evoluto di programmazione e compilazione di
sequenze che permetta la programmazione veloce di sequenze di misura
complesse.
Principali specifiche del receiver
Signals acquisition up to 90 MHz .
- 12 bits of input resolution .
- Possibility to be synchronized with all the
transmitter channels
Limiti attuali del canale ricevitore:
- La frequenza massima d’impiego di 90 MHz, principalmente limitata
dal clock di sistema (200 MHz)
- Non possibile l’utilizzo a frequenze superiori a 90MHz
Per NMR a frequenze F1 > 90 MHz
F1 - F0
F1
F0
Fclk=200MHz
LO
Undersampling
Fs=200MHz
Digital receiver
F0 F
F1 - F0
1
F1
Titoli di tesi disponibili
1)
Sviluppo ed implementazione su logica programmabile di un ricevitore di segnali per
Risonanza Magnetica Nucleare a frequenze elevate basato sulla tecnica
dell’undersampling’
2)
Sviluppo di un linguaggio di programmazione per un sequenziatore/impulsatore per
Risonanza Magnetica Nucleare basato su una macchina sequenziale sincrona
3)
Progetto e sviluppo di una Dynamic Link Library (DLL) per un sistema digitale di
ricezione trasmissione per spettroscopia NMR implementata su una singola scheda
PCI.
Per ulteriori d’informazione contattare:
Dr.ssa Carla Vacchi
[email protected]
Products
PC-NMR
General purpose
Personal NMR console
SPINMASTER FFC2000
SMARtracer
high performance 1Tesla system
bench-top 0.25T 10MHz system