Методика измерения спектров люминесценции
Формы представления спектров излучения
Спектры излучения при экспериментальных исследованиях обычно получают в виде функции (l), а в теоретических расчетах - (n), (hn). В связи с этим, найдем соотношение, позволяющее осуществлять переход от спектров, построенных в координатах , к спектрам, представленных в координатах . Здесь Е=hv - энергия кванта излучаемого света. Выделим интервалы dl(l, l+dl) и dE(E, E-dE).
В обоих случаях величины светового потока, равные площади соответствующих участков, выделенных под кривыми спектрального распределения люминесценции, будут равными
, (1.1)
где - спектральная интенсивность при энергии кванта Е и длине волны l, соответственно.
С учетом соотношения между Е и l уравнение (1.1) можно представить в виде
. (1.2)
В частности известно, что форма спектров мономолекулярной люминесценции описывается функцией Гаусса, а рекомбинационной - незначительно измененной функцией Гаусса. Следовательно, спектры люминесценции можно описывать соотношением
, (1.3)
где: -энергия кванта излучения в максимуме спектра люминесценции, а - постоянная величина, - интенсивность излучения в максимуме полосы при Е= Е .
Функцию (Е) обычно нормируют к 1 или 100%. Анализ формы полос свечения удобно проводить, если измеренные спектры представить в координатах . Спрямление кривой спектрального распределения люминесценции в таких координатах свидетельствует о правомерности использования формулы (1.3) для описания формы спектра люминесцентного излучения.
Методика измерения спектров люминесценции
Схема экспериментальной установки, используемой для измерения спектров люминесценции, представлена на рис.1. Возбуждение люминесценции обеспечивается ртутной лампой ДРШ-250(S). Излучение ртутной лампы, сфокусированное линзой (Л1) на образец (О), проходит через тепловой фильтр из водного раствора СuSО4 (Ф1) и стеклянный фильтр (Ф2) с максимумом пропускания в области края фундаментального поглощения рассматриваемого полупроводника.
Люминесцентное излучение исследуемого кристалла фокусируется конденсором Л2 на входную щель монохроматора УМ-2. За выходной щелью спектрального прибора расположен фотоэлектронный умножитель ФЭУ-22 (Ф), область спектральной чувствительности которого 400-1000нм. Электрический сигнал с анода ФЭУ, пропорциональный интенсивности фотолюминесценции, усиливается усилителем постоянного тока ИМТ-05 и регистрируется гальванометром (Г) или цифровым вольтметром типа В7-21. Питание ФЭУ обеспечивается стабилизированным выпрямителем ВС-22.
Рис.1. Схема установки для измерения спектров излучения.
При измерениях спектров люминесценции необходимо учитывать два обстоятельства: во-первых, ФЭУ характеризуется определенным спектральным распределением фоточувствительности (обозначим соответствующую функцию через К(l) ) и, во-вторых, оптическая схема, включающая конденсор Л2 и оптические элементы монохроматора, не одинаково пропускают свет различной длины волны (соответствующую аппаратную функцию обозначим c(l)).Таким образом, измеряемый спектр представляет собой произведение трех функций: . Для определения функций К(l) , c(l) проводят следующие измерения. На место образца (рис.1) помещают вольфрамовую лампу накаливания, спектр излучения которой для данной температуры можно рассчитать по формуле Планка с учетом коэффициента серости. Следовательно, экспериментально определенный спектр излучения равен произведению трех функций: . Зная спектр , легко определить произведение К (l)c(l)º К°(l). В дальнейшем, для исключения функции К°(l), т.е. для получения истинного спектра люминесценции, необходимо разделить экспериментальный спектр на .
При выполнении данной работы может быть использована программа расчета на ЭВМ, которая позволяет: исключить влияние функции К0(l) на форму измеряемых спектров, рассчитать форму спектра излучения в виде функции , нормировать спектры излучения, рассчитывать спектры излучения в координатах .
В качестве исходных данных вводятся значения интенсивности люминесценции на различных длинах волн излучаемого света. В программе содержится массив значений функции К°(l), ранее определенной для ФЭУ, используемого в данной измерительной установке.
1.3.Порядок выполнения работы и задание
1. Ознакомиться с измерительной установкой.
2. Произвести измерения спектров люминесценции в соответствии с указанием преподавателя.
3. Представить на одном рисунке нормированные спектры люминесценции как функции (l), (Е ).
4. Построить функцию (Е) в координатах и сделать заключение о возможности описания формы исследуемого спектра люминесценции функцией Гаусса.
5. Определить энергию кванта излучения в максимуме спектра люминесценции, ширину полосы излучения на ее полувысоте и оптическую энергию активации центра свечения.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|