УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Полезная модель относится к устройствам для исследования электролюминесценции различных материалов и может быть использована в спектроскопических лабораториях.
Известно устройство для возбуждения электролюминесценции [патент США 5486738], включающее источник возбуждающего переменного напряжения вида «меандр» (содержащий генератор переменного напряжения и повышающий трансформатор), соединенный с электродами электролюминесцентной ячейки, имеющей светопроводящий канал для вывода и использования светового сигнала электролюминесцентной ячейки.
Это устройство позволяет использовать электролюминесцентное излучение для освещения документа при его сканировании.
Недостатком такого устройства для возбуждения электролюминесценции является невозможность проведения исследований спектра сигнала электролюминесцентной ячейки.
Наиболее близким к предложенному является устройство для исследования электролюминесценции [патент РФ 2350049], содержащее генератор синусоидальных колебаний, усилитель, повышающий трансформатор, возбуждающие электроды с обкладками, между которыми при работе устройства располагается образец исследуемого электролюминесцентного материала, блок ввода, микропроцессорный блок, корректор амплитудно-частотных характеристик, фотоприемник (детектор оптического излучения), аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, при этом блок ввода последовательно соединен с микропроцессорным блоком, генератором синусоидальных колебаний, корректором амплитудно-частотных характеристик, усилителем, повышающим трансформатором и возбуждающими электродами с обкладками, причем возбуждающие электроды соединены по оптическому каналу с фотоприемником, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, а аналого-цифровой преобразователь соединен с микропроцессорным блоком, который соединен с блоком индикации и корректором амплитудно-частотных характеристик, а генератор синусоидальных колебаний соединен обратной связью с микропроцессорным блоком.
Устройство для исследования электролюминесценции по прототипу позволяет с использованием микропроцессорного блока изменять яркость (интенсивность) выводимого на блок индикации светового сигнала электролюминесцентной ячейки на разных частотах возбуждающего синусоидального напряжения, проводить исследование зависимости яркости электролюминесценции от параметров возбуждающего синусоидального сигнала (напряжения и частоты).
Недостатком такого устройства для исследования электролюминесценции является то, что не осуществляется регистрация спектров электролюминесценции, сужены функциональные возможности исследований электролюминесценции.
Задачей полезной модели является обеспечение регистрации спектров электролюминесценции, расширение функциональных возможностей исследований электролюминесценции.
Для достижения поставленной задачи устройство для исследования электролюминесценции, содержащее электрически последовательно соединенные между собой генератор синусоидальных колебаний, усилитель, повышающий трансформатор и возбуждающие электроды, при этом в пределах доступности от возбуждающих электродов для электролюминесцентного излучения расположен фотодетектор, электрически соединенный с блоком индикации через аналого-цифровой преобразователь, отличается тем, что в него введен управляемый монохроматор с дифракционной решеткой и изменяемой шириной щели, который расположен между возбуждающими электродами и фотодетектором, а фотодетектор выполнен на основе фотоэлектронного умножителя.
Введение в устройство управляемого монохроматора с дифракционной решеткой и изменяемой шириной щели и, соответственно, выполнение фотодетектора на основе фотоэлектронного умножителя, за счет изменения положения дифракционной решетки и ширины щели обеспечивают выделение и регистрацию электролюминесцентного излучения различных длин волн и измерение их интенсивностей, что позволяет регистрировать спектры электролюминесценции и расширяет функциональные возможности исследований электролюминесценции.
На фигуре представлена блок-схема устройства для исследования электролюминесценции.
Устройство для исследования электролюминесценции содержит последовательно соединенные генератор 1 синусоидальных колебаний, усилитель 2, повышающий трансформатор 3, возбуждающие электроды 4, между которыми размещен образец 5 исследуемого материала (источник электролюминесцентного излучения), при этом возбуждающие электроды 4 и образец 5 представляют собой электролюминесцентную ячейку 6. Возбуждающие электроды 4 являются полупрозрачными для электролюминесцентного (оптического) излучения образца 5. Устройство при работе обеспечивает канал передачи электролюминесцентного излучения 7 от возбуждающих электродов 4 на вход управляемого монохроматора 8 с дифракционной решеткой и изменяемой шириной щели. Оптический выход монохроматора 8 соединен с оптическим входом фотоэлектронного умножителя 9 действующим при работе устройства каналом передачи электролюминесцентного излучения 10. Фотоэлектронный умножитель 9 включает фотодетектор 11. Выход фотоэлектронного умножителя 9 (то есть, и выход фото детектора 11) через аналого-цифровой преобразователь 12 электрически соединен со входом блока индикации 13. Устройство содержит также компьютер 14, управляющие шины 15 и 16 которого соединены, соответственно, с управляющими входами генератора 1 синусоидальных колебаний и монохроматора 8, а сигнальный вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12.
Блок 13 индикации может быть частью компьютера 14 (его монитором).
В устройстве могут быть использованы монохроматор 8 типа МДР-204 (ОАО «ЛОМО»), фотоэлектронный умножитель 9 типа R928 (Hamamatsu Photonics), компьютер типа Pentium 4 (Intel).
В другом варианте исполнения предложенного устройства для исследования электролюминесценции в нем может быть использовано известное устройство для исследования люминесценции - спектрометр типа LS55 фирмы Perkin Elmer (США) [http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/L2250117]. При этом монохроматор 8 и фотоэлектронный умножитель 9 с фотодетектором 11 являются внутренними блоками устройства LS55, а образец 5, находящийся между возбуждающими электродами 4, помещается на имеющийся в устройстве LS55 держатель образца (на чертеже не показано).
Устройство для исследования электролюминесценции работает следующим образом.
Перед измерением электролюминесценции исследуемый образец 5, расположенный между возбуждающими электродами 4, устанавливается в держатель образца спектрометра LS55 (при его использовании). Затем на возбуждающие электроды 4 подается синусоидальное напряжение амплитудой 10÷600 В с частотой 50÷30000 Гц, формируемое генератором 1, усилителем 2 и трансформатором 3. Электролюминесценция 7, испускаемая образцом 5, проходит через монохроматор 8, а выделенная монохроматором 8 полоса электролюминесценции 10 с варьируемой полушириной в диапазоне 2.5÷20 нм регистрируется фотоэлектронным умножителем 9. При этом монохроматор 8 дискретно изменяет длину волны в установленной спектральной области, например, 200÷900 нм, со скоростью 10÷1500 нм/мин. Электрический сигнал с фотоэлектронного умножителя 9 поступает на аналого-цифровой преобразователь 12, связанный с блоком индикации 13 и компьютером 14. Компьютер 14 преобразует принимаемый электрические сигналы в показания интенсивности люминесценции. Полученные зависимости интенсивности электролюминесценции образца от длины волны выводятся на экран и сохраняются в файл данных.