1. Цель работы

1.1. Ознакомление с основными представлениями о механизмах и кинетике термолюминесценции.

1.2. Освоение экспериментальных методов определения энергетических параметров центров захвата в люминесцентных материалах.

2. Лабораторное оборудование

На рис.1 приведена блок-схема установки для регистрации термостимулированной люминесценции твердых тел. Основной ее частью является экспериментальная камера (4), в которую вмонтирован фотоэлектронный умножитель ФЭУ-39А (3) и нагревательный элемент (2), на последнем помещается исследуемый образец (1). Изменение температуры нагревателя во время эксперимента осуществляется с помощью лабораторного трансформатора (ЛАТР) (5). Аналоговый сигнал термо-ЭДС с нагревателя (2) поступает на вход “Х” двухкоординатного самописца ПДС-21 (9).

Сигнал ТСЛ детектируется ФЭУ и поступает на вход анализатора VA-V-100 (6), предназначенного для анализа поступающих с ФЭУ импульсов. Информация фиксируется в цифровой форме счетчиком VA-G-120 (7) и в аналоговой форме интенсиметром VA-D-440 (8) с выводом на самописец ПДС-21 (9) в виде кривой термического высвечивания. Питание умножителя ФЭУ-39А осуществляется с помощью высоковольтного блока, встроенного в анализатор VA-V-100 (6).

Рис.1. Блок-схема экспериментальной установки для исследования термостимулированной люминесценции

3. Программа работы

3.1. Изучить по рекомендуемой литературе и п.7 данных указаний физические основы метода ТСЛ.

3.2. Записать кривые ТСЛ предложенных образцов (см. п.4.1).

3.3. Определить число типов центров захвата и оценить порядок кинетики процесса для каждого изолированного пика ТСЛ (см. п.7.5).

3.4. С использованием специальной компьютерной программы определить энергетическую глубину центров захвата методом расчета по полному пику (см. п.4.2).

3.5. Рассчитать (по методу Урбаха и Лущика) энергетическую глубину и частотный фактор центров захвата, обусловливающих полученный вид кривой ТСЛ (см. п.4.2).

3.6. Нарисовать зонную схему исследуемого образца.

4. Методические указания по выполнению работ

4.1. Порядок работы на установке для регистрации ТСЛ (к. п.3.2)

4.1.1. Предварительно облученный рентгеновским или гамма-излучением образец поместить в измерительную камеру. Камеру тщательно закрыть и проверить герметичность.

4.1.2. Включить тумблер “сеть” самописца ПДС-21 и клавиши “EIN/AUS” анализатора VA-V-100, счетчика VA-G-120 и интенсиметра VA-D-400.

4.1.3. После прогрева приборов в течение 5-10 минут подать высокое напряжение на ФЭУ нажатием черной кнопки “EIN/AUS” на передней панели анализатора VA-V-100. Включать высокое напряжение можно только при тщательно закрытой камере во избежание выхода из строя умножителя!

4.1.4. Включить ЛАТР в сеть и повернуть регулятор напряжения в позицию 80 В. Отслеживая перемещение пера самописца по оси Х, добавлять напряжение: 4 см - 100 В, 6 см - 120 В и т.д. по 20 В на каждые 2 см (после 12 см на каждые 1.5 см).

4.1.5. Записать кривую ТСЛ на самописце, переключая в случае необходимости на интенсиметре VA-D-440 диапазоны измеряемой величины (интенсивно­сти ТСЛ) ручкой “MESSBEREICH”.

4.1.6. Измерять время записи кривой с момента начала нагрева. Нагрев проводить до 500-520 К (~16-17 см), после чего вернуть ручку ЛАТРа в положение 0 В и засечь время измерения. Затем выключить высокое напряжение, подаваемое на ФЭУ, нажатием черной кнопки “EIN/AUS”; поднять перо на самописце.

4.1.7. Охлаждение образца до комнатной температуры фиксируется на самописце.

4.1.8. Вынуть образец из камеры. Открывая камеру, проверьте отсутствие высокого напряжения на умножителе! (Красная лампочка “EIN” не должна светиться).

4.1.9. При необходимости установить другой образец и повторить операции 1-8.

4.1.10. По окончании всех экспериментов выключить ЛАТР из сети, выключить на анализаторе VA-V-100 черную кнопку “EIN/AUS” и ручки “EIN/AUS” счетчика VA-G-120, интенсиметра VA-D-440. Выключить тумблер “сеть” самописца ПДС-21.

4.2. Работа с кривой ТСЛ (к. пп.3.4, 3.5)

Шкала температур на спектре ТСЛ выставляется с помощью градуировочной кривой термопары (с учетом положения тумблера оси абсцисс самописца). Скорость нагрева m определяется как отношение разности конечной T_кон и начальной T_нач температур регистрации к времени измерения t (с): m = (T_кон - T_нач) / t.

С каждого пика ТСЛ снимается не менее 9 экспериментальных точек, включая точки на полувысоте пика и точку в максимуме (см. рис.5 в п.7.5.2). Данные заносятся в таблицу

Таблица 1

Тm, К	Величины	Экспериментальные точки
	Т, ^0С
	J, мм
	Т, ^0С
	J, мм
	Т, ^0С
	J, мм

Используя данные табл.1, с помощью компьютерного расчета по методу полного пика (см. п.7.5.3) для каждого максимума ТСЛ определяется энергетическая глубина ловушки Е, эВ, площадь под кривой S₀, ⁰СЧмм, и порядок кинетики l.

По данным табл.2 и результатам расчетов (S₀, l) с помощью методик, приведенных в п.7.5, вычисляется энергетическая глубина и частотный фактор ловушек методами Урбаха и Лущика. Результаты вычислений кинетических параметров ТСЛ и энергетической глубины центров захвата заносятся в табл.2.

Таблица 2

Тm, К	Порядок кинетики	Энергетическая глубина центра Е, эВ			Частотный фактор р0, 1/с
	l	метод 1	метод 2	метод 3	метод 1	метод 2