Функциональная схема установки показана на рис.8. Излучение светодиода с помощью эллиптического зеркала направляется на входную щель монохроматора М. Поток излучения, выделенный монохроматором, проецируется на светочувствительную площадку приемника излучения (ФЭУ). Питание ФЭУ осуществляется от высоковольтного стабилизатора ВВС. Сигнал с приемника, 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 PC-LABCARD. 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.8. Блок-схема установки:
М - монохроматор; ФЭУ - фотоэлектронный умножитель;
УС - усилитель; ВВС - высоковольтный стабилизатор;
PC-LABCARD - многофункциональная программируемая плата управления;
АЦП - блок аналогового ввода;
ЩДР - шаговый двигатель решетки;
БПШД - блок питания шагового двигателя;
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь;
ЭВМ - персональный компьютер.
Оптическая схема
В установке КСВУ-23 используется монохроматор МДР-23, выполненный по асимметричной схеме Фасти со сферическими зеркальными объективами. Оптическая схема установки показана на рис.9. Излучение светодиода 2 проецируется на входную щель 3 монохроматора с помощью эллиптического зеркала 1. Зеркало представляет собой часть поверхности эллипсоида вращения и устанавливается таким образом, что один из его фокусов находится на входной щели спектрометра (на расстоянии ~ 200 мм от зеркала), в другой фокус (на расстоянии ~ 60 мм) помещается исследуемый светодиод СД. Поворотное зеркало 4 (рис.9) и зеркальный сферический объектив 5, в фокальной плоскости которого расположена входная щель 3, направляют параллельный пучок на дифракционную решетку 6. После дифракции параллельный пучок лучей фокусируется зеркальным сферическим объективом 5 на выходную щель 7 и с помощью линзы, размещенной внутри фотоприемной головки 8, проецируется на светочувствительную площадку ФЭУ. 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.
Рис.9. Оптическая схема установки:
1 - эллиптическое зеркало;
2 - светодиод;
3 - входная щель;
4 - поворотные зеркала;
5 - зеркальные сферические объективы;
6 - дифракционная решетка;
7 - выходная щель;
8 - 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).
При исследовании спектров излучения с помощью установки КСВУ-23 необходимо вводить поправки на аппаратную функцию монохроматора и зависимость чувствительности ФЭУ от длины волны излучения. Для нахождения аппаратной функции данной установки на ней были записаны спектры излучения абсолютно черного тела (АЧТ) с температурой Т = 1272К (t = 999С). Спектральная зависимость интенсивности излучения черного тела дается формулой Планка
|
| Рис.10. Спектральная чувствительность КСВУ-23 с ФЭУ-100 (дифрак-ционная решетка 1200 штр/мм, имя файла NORM1.nm) |
|
| Рис.11. Спектральная чувствительность КСВУ-23 с ФЭУ-62 (дифрак-ционная решетка 600 штр/мм, имя файла NORM2.nm) |
(15)
При нормировке измеренных значений сигнала излучения АЧТ на его интенсивность согласно формуле (15) была получена спектральная чувствительность всей установки. Графики спектральной чувствительности КСВУ-23 в диапазонах 500-750 нм и 900-1100 нм, где лежат спектры излучения исследуемых светодиодов, представлены на рис.10, 11. Эти нормировочные файлы записана на жестком диске в компьютере в том же каталоге, что и основная программа.