Проведение измерений и обработка результатов. SPECOL-20 представляет собой однолучевой фотометр модулированного света с цифровым вычислительным блоком

Описание прибора

SPECOL-20 представляет собой однолучевой фотометр модулированного света с цифровым вычислительным блоком, предназначенный для определения коэффициента пропускания.

Исходящий из источника излучения световой поток преобразуется вращающимся диском модулятора в прерывистый свет частотой 87,5 Гц и попадает в монохроматор на дифракционную решётку. Выделенный последним из спектра пучок монохроматических лучей попадает в кюветный отсек прибора и после прохождения через находящийся там образец падает на фотоэлемент, который работает как преобразователь оптического сигнала в электрический ток.

Падение переменного напряжения на внутреннем сопротивлении фотоэлемента усиливается и преобразуется аналоговым усилителем из переменного в постоянное. Для управления процессом демодуляции используется фототранзистор, который освещается светодиодом через диск модулятора.

Постоянный электрический сигнал с аналогового усилителя подаётся на аналого-цифровой преобразователь. Полученный сигнал обрабатывается цифровым вычислительным блоком в зависимости от выбранного с помощью клавиш “R”, “T”, “E”, “C” режима работы прибора. При нажатии на соответствующие клавиши загорается светодиод. При нажатой кнопке “R” (эталон) сигнал сравнения вводится в момент индикации результата (автоматически по тактовому циклу) в память и делится на приборную константу К, которая обеспечивает при дополнительно нажатой кнопке “Т” (коэффициент пропускания) получение показания около 100%. При освобождённой кнопке автоблокировки “R” сигнал измерения делится на имеющийся в памяти сигнал сравнения, после чего индикатор показывает при нажатой кнопке “Т” (коэффициент пропускания) полученное частное в процентах.

Чтобы исключить зависимость характеристик источника и приёмника излучения от длины волны, необходимо калибровать прибор для каждого значения длины волны. Для этого нужно вынуть из ячейки держатель с образцом, нажать кнопки “Т” и “R” и ручками ступенчатой и плавной регулировки коэффициента усиления добиться показания “100” на цифровой шкале прибора. Это показание вводится в память прибора как эталонный сигнал сравнения. Затем нужно повторно нажать кнопку “R” (чтобы погас светодиод), вставить держатель с образцом в ячейку и снять значение коэффициента пропускания образца для данной длины волны (в %). При этом сигнал измерения, прошедший через образец, делится на имеющийся в памяти эталонный сигнал сравнения, и при нажатой кнопке “Т” индикатор показывает полученное частное в процентах, то есть относительный коэффициент пропускания Т.

Для настройки прибора на другую длину волны излучения, вращая барабан, нужно изменить длину волны, вынуть держатель с образцом и снова произвести калибровку прибора на “100”, как описано выше.

Рис. 52

Измерения надо начинать с больших длин волн (~800 нм), постепенно уменьшая значения l. В диапазоне слабой зависимости коэффициента пропускания Т от длины волны последнюю можно изменять с дискретностью ~50 нм. При приближении к краю собственного поглощения необходимо измерять коэффициент Т через каждые 5-10 нм. По полученным результатам строится график зависимости T=f(l) (см. рис. 52 – схематичная зависимость коэффициента пропускания полупроводника от длины волны излучения).

Из графика определяется значение длины волны l_Т, при которой начинается резкое падение коэффициента пропускания. Эта длина волны соответствует энергии излучения, равной энергетической ширине запрещённой зоны исследуемого материала. Значение ширины запрещённой зоны (в эВ) может быть определено из следующего соотношения

, (2)

где h – постоянная Планка (6,625×10^-34Дж×с); с – скорость света (3×10⁸м/с); l_Т – длина волны из графика; е =1,6×10^-19Кл – заряд электрона.

Итак, для отчёта по работе необходимо сделать следующее.

1. Составить таблицу, содержащую значения l и Т.

2. Построить график зависитмости Т(l).

Дата добавления: 2015-06-04