Лаборатория люминесценции микро- и наноструктур

https://www.high-endrolex.com/2

Актуальность данной темы определяется тем, что в реальных условиях твёрдые тела часто находятся во взаимодействии с весьма распространёнными неравновесными газовыми средами. Эти взаимодействия во многом задают поведение тонкоплёночных и слоистых материалов, современных наноразмерных структур, перспективных моделей лазеров с кислородосодержащей рабочей средой, низкоорбитальных космических и сверхзвуковых летательных аппаратов, люминофоров в газоплазменных приборах. Поэтому исследование таких взаимодействия чувствительными и информативными люминесцентными методами является одной из самых актуальных задач физики конденсированного состояния.

Основные цели научной работы:

• разработка новых экспериментальных методик, позволяющих более полно и детально исследовать взаимодействие неравновесных газовых сред с твёрдыми телами;
• систематическое изучение возбуждения, стимуляции и тушения люминесценции твёрдых тел, обладающих свойствами кристаллофосфоров, различными газовыми частицами (атомами, радикалами, молекулами);
• получение на этой основе новых данных о протекании атомно-молекулярных и электронных процессов на границе между твёрдым телом и активным газом;
• исследование влияния газовых частиц низких энергий на высокодисперсные, в том числе наноразмерные формы вещества.

Основные задачи работы связаны с максимальной ориентацией её результатов на практическое применение:

• на получение параметров захвата, освобождения, гетерогенной рекомбинации, встраивания в кристаллическую решётку, поверхностной и объёмной диффузии газовых частиц при контакте с твёрдым телом;
• на разработку принципиально новых люминесцентных газоаналитических способов и методик;
• на выработку рекомендаций по условиям синтеза и подготовки к эксплуатации кристаллофосфоров, стойких к воздействию активных газовых сред.

Новый прикладной аспект научной работы – существенное улучшение светотехнических параметров веществ – люминофоров для плазменных панелей в телевидении. В настоящее время активно ведутся исследования микро- и наноразмерных объектов с целью использования в перспективных моделях средств визуального отображения информации.

Для достижения этих целей и решения поставленных задач на кафедре физики ГОУ ВПО «НИИ» была создана принципиально новая уникальная установка, в которой впервые в мировой практике разработан и применён метод скрещенных атомно-молекулярных пучков газовых частиц тепловых энергий для возбуждения, тушения и стимуляции люминесценции кристаллофосфоров. Установка включает следующие основные элементы:

1. Откачиваемую мощными (550 л/с) магниторазрядными насосами до остаточного давления не выше 10-8 мм.рт.ст. камеру, снабжённую четырьмя кварцевыми оптическими окнами для наблюдения люминесценции и воздействия различными видами электромагнитного излучения. Внутри камеры располагается люминесцентный детектор с исследуемым образцом. Детектор выполнен по типу оксидного катода и представляет собой полый металлический цилиндр, подогреваемый изнутри спиралью с током. На внешнюю лицевую сторону детектора (керамическую или покрытую слоем SiO2 металлическую подложку) помещается исследуемое вещество и встроен платиновый термометр для контроля температуры. Кроме того, в камере размещается датчик микрокалориметра.
2. Газораспределительную часть, содержащую баллоны для хранения газов квалификации «ос.ч.», форвакуумные средства откачки с азотными ловушками в вакуумную арматуру (вентили, натекатели, соединительные трубопроводы). Назначение этой части – создание дозированных потоков газов высокой чистоты (99,998-99,999%) по двум независимым каналам.
3. Систему формирования направленных потоков (эффузионных пучков) молекулярных или атомных частиц по двум раздельным каналам, содержащую разрядные трубки, устройства для магнитной и каталитической сепарации, специальные сопла.
4. Светоизмерительную и спектральную аппаратуру высокого разрешения: монохроматоры МДР-206 (Россия), МСД-1 (Белоруссия), фотонно-счётная головка Hamamatsu H7467-01, фотосенсорный модуль Hamamatsu H7468-01 (Япония), широкополосный спектрометр на ПЗС матрицы QE 65000 Ocean Optics (США).
5. Блок фотовозбуждения: ксеноновый осветлитель Ostram XBO 150 W/1 (Германия), дейтериевая лампа ДДС-30 (Россия).
6. Компьютерно-измерительный комплекс на базе компьютерно-измерительной системы: ML-840 Power Lab 4/20 ADInstruments (Австралия), персональный компьютер, монитор, принтер.

В связи с необходимостью одновременной регистрации нескольких сигналов, синхронизации считывания данных между различными приборами, преобразования фиксируемой цифровой информации в соответствующие физические величины аспирантом кафедры выпускником НИИ В.Н. Катаевым было разработано программное обеспечение, позволившее автоматизировать запись и обработку всех основных экспериментальных данных. Среда разработки – Borland C++ Builder 6. Программное обеспечение управляется из-под Windows 98, 2000, XP. Обработка данных производится с использованием стандартных пакетов (MathCad, MathLab, Maple).

Установка позволяет исследовать процессы взаимодействия неравновесных газовых сред с кристаллическим образцом (порошок, тонкая плёнка, монокристалл) люминесцентными, спектроскопическими, кинетическими, калориметрическими, фотометрическими и релаксационными методами.

https://www.high-endrolex.com/2