Рентгенолюминесценция и термостимулированная люминесценция твердых тел

Министерство образования и науки Российской Федерации

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Кафедра «Экспериментальной физики»

Физика твердого тела

Отчет по лабораторной работе № 7, 8

" Рентгенолюминесценция и термостимулированная люминесценция твердых тел"

Преподаватель: Пустоваров В. А.

Студенты: Гилязетдинова Г. Ф.

Смирнов Д. А.

Колесников А.

Группа: ФТ-430301

Екатеринбург,

2016 г

Цель работы:

1) Ознакомление с методами и техникой измерения спектров рентгенолюминесценции ТТ.

2) Ознакомление с методами и техникой измерения ТСЛ ТТ путем измерения кривых термовысвечивания.

Структурная схема экспериментальной установки.

Рис. 1. Структурная схема экспериментальной установки измерения спектров рентгенолюминесценции и термостимулированной люминесценции твердых тел

Составных части установки:

· Аппарат для получения рентгеновского излучения типа УРС-55А состоит из блока управления, трансформатора и рентгеновской трубки типа БСВ-2.

· Криостат вакуумный [размещение исследуемого образца и создание необходимых температурных режимов эксперимента].

· Монохроматор типа МДР-23.

· Блок управления шаговым двигателем (БУШД) [управление шаговым двигателем монохроматора].

· Фотоэлектронный умножитель типа ФЭУ-106 [преобразование света в электрический сигнал].

· Персональный компьютер.

· Прибор ROBOTRON 20046 [дискриминация нижнего уровня, усиление сигнала с ФЭУ-2 и формирование выходного сигнала для записи его на ПК].

· Блок управления нагреванием (БУП) [нагрев образца в криостате с определенной скоростью].

· Вольтметра И-7-34A [измерение термоЭДС на концах термопары].

· ВС-22 выпрямитель стабилизированный [выдача на ФЭУ высоковольтного напряжения].

Ход работы:

1) Измерение спектра рентгенолюминесценции.

Для исследования преподавателем был выдан кристалл с примесью тербия [ – (0, 1%)].

Запустили и настроили установку, установили ширину щели монохроматора 0. 2 мм. Установили кристалл в криостате так, чтобы количество импульсов, приходящих на счетчик при облучении кристалла, было как можно больше. Фоновое значение – 450-500 имп/с.

Для записи спектра рентгенолюминесценции запустили в ПЭВМ программу Spectr, загрузили макрос Standard. Установили параметры измерения спектра: нм, шаг – 2 нм, время измерения в точке – 2000 мс.

Рис. 2 Спектр рентгенолюминесценции – (0, 1%)

Исходя из полученного спектра, определили параметры пиков.

Таблица1.

N	λ, нм	Δ E, эВ	Δ E,	Соответствующий переход
		3. 25		⁵D₃ – ⁷F₆
		2. 995		⁵D₃ – ⁷F₅
		2. 84		⁵D₃ – ⁷F₄
		2. 63		⁵D₄ – ⁷F₆
		2. 29		⁵D₄ – ⁷F₅
		2. 13		⁵D₄ – ⁷F₄
		1. 997		⁵D₄ – ⁷F₃
		1. 93		⁵D₄ – ⁷F₂

2) Снятие кривой термовысвечивания.

После облучения рентгеновским излучением структура кристалла SrF2-Tb(0. 1%) должна содержать множество дефектов (наличие электронных ловушек и ловушек для дырок в запрещенной зоне), создаются центры ТСЛ. Для того чтобы получить кривую термовысвечивания соединения SrF2-Tb(0. 1%)_,к образцу подвели нагревательный элемент.

Время облучения – 1час 10минит.

Рис. 3 Кривая термовысвечивания

Рис. 4 Кривая термовысвечивания нормированная на единицу

Рис. 5 Кривая термовысвечивания интерполированная Гауссианом

Исходя из полученной кривой термовысвечивания, определили параметры ловушек:

, где

S_m – площадь пика, со стороны высоких температур

S_{0 –} общая площадь пика ТСЛ

δ ₀=T₂-T₁ – ширина пика на полувысоте (см. рис. 5)

δ _m=T₂-T_m – полуширина пика на полувысоте

Из полученного значения следует, что порядок кинетики μ =2.

Рассчитали глубину ловушки методом Лущика:

Вывод: в ходе данной лабораторной работы мы ознакомились с методами и техникой измерения спектров рентгенолюминесценции и ТСЛ ТТ. Научились определять каким переходам соответствуют пики на полученном спектре рентгенолюминесценции и вычислять параметры центров захвата ТСЛ методом Лущика.