Fiz_Polupr_dlya_stud / Описания вып.работ / 9р.Светодиоды

7

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ

ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА.

Целью настоящей работы является получение спектров нескольких светодиодов, излучающих в разных диапазонах длин волн. Для этого используются следующие приборы:

1. Монохроматор ML 44;

2. Фотодиод ФД-24К;

3. Цифровой вольтметр GDM-8135;

4. Низкочастотный генератор ГЗ-111;

5. Светодиоды (производства фирмы Vishay):

• красный - TLCR5200 – 4000 мКд (милликандел);

• зелёный - TLCTG5100 – 5000 мКд;

• синий - TLCB5800 – 2500 мКд;

• жёлтый - TLCY5200 – 4000 мКд;

• белый - TLCW5100 - 4000мКд.

Переменное напряжение со звукового генератора подаётся на светодиодный блок. Свет, проходя через оптическую схему монохроматора, попадает на фотодиод, соединённый экранированным проводом с цифровым вольтметром GDM-8135 .

Рис. 1. Светодиодный блок

Светоизлучающие диоды 1 смонтированы на металлическом ползунке 2 , который может свободно скользить по рельсу 3. К светодиодам подведено питание по гибкому многожильному кабелю 4. Переключение между диодами осуществляется при помощи многопозиционного переключателя 5. Напряжение на схему устройства подаётся по проводам 6. Установка крепится на штативе 7, который позволяет фиксировать её на рельсе монохроматора ML 44;

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема светодиодного блока

Сопротивления R1-R5 подобраны таким образом, чтобы ток, протекающий через каждый светодиод, был равен ~ 6 мА. Диод VD1 включён в схему для пропускания через светодиодов только прямого тока. Это необходимо, т.к. на светодиоды нежелательно подавать обратное напряжение.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

Для выполнения работы применяется монохроматор ML 44, который управляется компьютером.

Высокосветосильный малогабаритный монохроматор ML 44 предназначен для выделения монохроматического излучения, исследования источников и приемников излучения в спектральном диапазоне 190-1200 нм.

Основные достоинства ML44 включают малые габариты и вес, чрезвычайно высокую светосилу (относительное отверстие 1:2,9), дружественный интерфейс, совместимый с Windows 98/ME/2000/XP и обеспечивающий удобство и простоту управления прибором от компьютера, а также из управляющей программы Вашего приборного комплекса.

Включить компьютер, на рабочем столе найти ярлык ML 44 и изучить программное обеспечение монохроматора.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОНОХРОМАТОРА ml44

Программное обеспечение монохроматора ML44 представляет собой набор окон управления. Среди них: главное окно, полностью обеспечивающее все потребности пользователя при ежедневной работе с ML44, и некоторые дополнительные окна, которые вызываются из меню View главного окна и используются только при наладке и калибровке прибора изготовителем.

Главное окно

Главное окно программы “ML44” содержит следующие поля и элементы управления:

View\Configuration – пункт меню, позволяющий открыть окно конфигурации прибора.

View\Step by step – пункт меню, позволяющий открыть окно пошагового управления приводом решетки.

New – поле для ввода новой длины волны;

Current – текущее значение длины волны;

Unit – единица измерения текущего и вновь устанавливаемого значения длина волны;

Set - кнопка установки новой длины волны, предварительно заданной в поле New.

<< >> - кнопки пошагового перемещения решетки вправо и влево. При нажатии и удержании одной из этих кнопок решетка пошагово перемещается вправо или влево.

Range of grating – полный диапазон работы прибора, нм.

Grating g/mm – текущая решетка (число штрихов на мм). В зависимости от длины волны, установленной в поле New, при нажатии кнопки Set будет автоматически выбрана решетка, имеющая максимальную дифракционную эффективность в данном спектральном диапазоне. Длина волны, соответствующая автоматической смене решеток, устанавливается и может быть изменена пользователем в поле Change grating WL меню Configuration\Gratings.

Blaze angle, nm – длина волны, соответствующая максимальной дифракционной эффективности (блеск) текущей решетки, нм.

Dispersion, nm/mm – значение дисперсии текущей решетки, зависящее от установленной длины волны, нм/мм.

Full spectral range, nm – полный спектральный диапазон, выделяемый монохроматором, в зависимости от установленной длины волны и ширины входной и выходной щелей.

Spectral range (level 0.5), nm - спектральный диапазон на уровне 0,5.

Slits, Entrance, mm – ширина входной щели, мм.

Slits, Exit, mm – ширина выходной щели, мм.

Замечание: после каждой смены входной/выходной щелей, произведенной вручную, следует установить соответствующую щель в поле Slits главного окна. Это обеспечит корректность результатов расчета выделяемого монохроматором спектрального диапазона, индицируемого в полях Full spectral range, nm и Spectral range (level 0.5), nm.

Окно Configuration

Окно Configuration предназначено для задания конфигурационных параметров прибора и калибровки его по длинам волн. Окно можно открыть, выбрав меню «View \ Configuration » в главном окне.

В нижней части окна расположены следующие элементы:

Выпадающий список СОМ – портов для выбора порта, к которому подсоединен прибор и кнопка «Connect» для установки связи. Если кнопка не доступна для нажатия, то по выбранному СОМ - порту установлена связь. В нашем случае порт СОМ 4.

Кнопка Apply, предназначенная для установки и сохранения новых параметров конфигурации.

Кнопка Restore, предназначенная для восстановления исходной конфигурации прибора.

Страница Slits

Страница Slits предназначена для задания ширины входной и выходной щелей и выглядит следующим образом:

РАБОТА С МОНОХРОМАТОРОМ ML44

Ежедневная работа c монохроматором проста и требует минимальных усилий от пользователя.

Одно лишь главное окно программы ML44 обеспечивает выполнение всех необходимых пользователю процедур. Все остальные окна содержат справочную информацию и предназначены преимущественно для наладки и калибровки монохроматора на предприятии-изготовителе.

Для того, чтобы перестроить ML44 на требуемый спектральный диапазон, нужно:

- выбрать единицы измерения длины волны в поле Unit главного окна;

- указать требуемую длину волны в поле New;

- нажать кнопку Set.

ML44 перестроится на выбранную длину волны, которая будет индицироваться в поле Current. При необходимости можно пользоваться пошаговым перемещением привода активной решетки вперед\назад с помощью кнопок << и >>.

Поля Range of grating, Grating, g/mm, Blaze angle, nm, Dispersion, nm/mm покажут основные характеристики активной дифракционной решетки.

Для того, чтобы оценить спектральную ширину выделяемого монохроматором интервала, нужно убедиться, что в поле Slits главного окна верно выбраны значения ширины входной и выходной щелей монохроматора. Значения спектральной ширины интервала (полной и по уровню 0,5 от максимума), будут указаны в строках Full spectral range, nm и Spectral range (level 0.5), nm.

Порядок работы.

1.Включаем низкочастотный генератор Г3-111 в режиме синусоидальных напряжений. Задаём напряжение 5 В с частотой 100 Гц.

2.Вручную устанавливаем ширину входной и выходной щелей монохроматора 0,02 мм. После этого устанавливаем соответствующую щель в поле Slits главного окна.

3.Пользуясь пошаговым перемещением привода активной решетки вперед\назад с помощью кнопок << и >> монохроматора, снимаем зависимость энергии светового излучения светодиодов от длины волны для всех пяти светодиодов.

Примерные графики, построенные по этим данным, представлены на рис. 3.

Рис. 3. Сравнение диапазонов излучения светодиодов.

Порядок окончания работ.

Выключить из розетки прибор Г3-111, выключить компьютер. Отключить все сетевые вилки от питающей сети.