5. Эксперимент

5.1. Схема установки

Рис.10. Оптическая схема установки КСВУ - 23:

1 - лазер;

2 - механический прерыватель;

3 - эллиптическое зеркало;

4 - исследуемый образец;

5 - входная щель монохроматора;

6 - поворотные зеркала;

7 - зеркальные сферические объективы;

8 - дифракционная решетка;

9 - выходная щель;

10 - приемник излучения.

В настоящей работе исследование фотолюминесцентных свойств эпитаксиальных пленок производится на модернизированной установке КСВУ-23 (комплекс спектральный вычислительный универсальный).

Оптическая схема установки показана на рис.10. Для возбуждения ФЛ используется линия 6328 гелий-неонового лазера (1) или 5140 аргонового лазера. Лазерный луч модулируется механическим прерывателем (2) с частотой 0.1 - 1 кГц, после чего пропускается через отверстие в эллиптическом зеркале (3) и попадает на образец (4). Образец укреплен в специальном держателе и установлен в одном из фокусов эллиптического зеркала, которое представляет собой часть поверхности эллипсоида вращения. Образец может располагаться либо на воздухе (T = 300 К), либо в жидком азоте (T = 77 К). В последнем случае используется стеклянный сосуд Дьюара прозрачный для лазерного луча и фотолюминесцентного излучения. Фотолюминесцентное излучение проецируется на входную щель монохроматора (5). В установке КСВУ-23 используется монохроматор МДР-23, выполненный по асимметричной схеме Фасти со сферическими зеркальными объективами. Перед входной щелью монохроматора установлен фильтр, отсекающий рассеянный свет от лазера. Поворотное зеркало 6 и зеркальный сферический объектив 7, в фокальной плоскости которого расположена входная щель, направляют параллельный пучок на дифракционную решетку 8. При повороте дифракционной решетки происходит сканирование сигнала ФЛ по частоте. После дифракции параллельный пучок лучей фокусируется зеркальным сферическим объективом 6 на выходную щель 9 и с помощью линзы, размещенной внутри фотоприемной головки 10, проецируется на светочувствительную площадку ФЭУ. В качестве приемника излучения в диапазоне 200 - 800 нм в установке используется фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100 (обозначение - № 1 или VIS), а в диапазоне 650 - 1200 нм - ФЭУ-62 (обозначение - № 2 или IR). В настоящей работе используются две сменные дифракционные решетки со следующими параметрами:

1) число штрихов на мм..................................................1200

спектральная рабочая область, нм.............................350-1000

область макс.концентр.энергии, нм...........................500

обратная линейная дисперсия, нм/мм........................1,3

2) число штрихов на мм...................................................600

спектральная рабочая область, нм.............................700-2000

область макс.концентр.энергии, нм...........................1000

обратная линейная дисперсия, нм/мм........................2,6.

Спектральное разрешение монохроматора определяется как произведение обратной линейной дисперсии на ширину щелей в миллиметрах.

Функциональная схема установки показана на рис.11. Электрический сигнал с ФЭУ преобразуется с помощью синхронного детектора в постоянный сигнал, который поступает на персональный компьютер. В качестве опорного сигнала используется сигнал с оптопары, расположенной на механическом прерывателе. Питание ФЭУ осуществляется от высоковольтного стабилизатора ВВС. Сигнал с синхронного детектора, пропорциональный интенсивности прошедшего через монохроматор излучения, подается на вход усилителя УС а затем на блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП), входящего в состав платы управления PC-LABCARD.

Управление работой шагового двигателя ШДР, поворачивающего дифракционную решетку в монохроматоре, различных реле, запуск цифроаналогового преобразователя, управляющего высоковольтным стабилизатором, прием сигналов с периферийных датчиков и ФЭУ осуществляется по программе при помощи многофункциональной программируемой платы управления. Управление работой всего комплекса осуществляется персональным компьютером.

Прилагаемое программное обеспечение (см. Приложение “Программное обеспечение”) позволяет выбрать нужный режим работы комплекса, обеспечивает автоматическое управление схемой регистрации сигнала, управление работой привода механизма сканирования, а также сбор и обработку спектральной информации и ее запоминание, вывод информации в графической или цифровой форме на экран дисплея или принтер.

Рис.11. ШДР - шаговый двигатель решетки;

БПШД - блок питания шагового двигателя;

АЦП - аналогоцифровой преобразователь;

ЦАП - цифроаналоговый преобразователь;

М - монохроматор;

УС - усилитель;

ВВС - высоковольтный стабализатор;

PC-LABCARD - многофункциональная программируемая плата управления, в составе персонального компьютера;

ЭВМ - персональный компьютер.