ГЛАВА 2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В первой главе отмечалось, что в настоящее время известно несколько механизмов,
приводящих к возникновению эффекта долговременной оптической памяти в
кристаллах НЛ. При анализе любого из этих механизмов принципиальное значение
приобретает исследование изменений пространственной структуры макроскопической
компоненты внутрикристаллического электрического поля, которая за счет
электрооптического эффекта приводит к модуляции значения Dn. Выполнение
экспериментов по измерению темновой проводимости (sт) и ф.т.к.з. в конкретных
образцах НЛ позволяет проводить расчеты фотоиндуцированного электрического поля
Eph в освещаемой области кристалла [89] и, следовательно, оценить локальные
изменения структуры кристалла и их вклад в Dn. Существенно, что темновая
проводимость определяет время хранения записанной информации (без применения
термической фиксации), динамику формирования фотоиндуцированного
внутрикристаллического поля и его максимальное значение.
В данной главе описываются разработанный автором комплекс устройств для
исследования ф.т.к.з. и темновой проводимости в фоторефрактивных кристаллах, а
также некоторые усовершенствования непрерывного спектрометра ЯМР широких линий,
который использовался для исследования влияния внешних воздействий на структуру
кристаллов НЛ и для исследования процессов протонного обмена. Описание
оригинальных разработок представлено в [90-93].
2.1. Установка для исследования фототоков короткого замыкания в
фоторефрактивных кристаллах.
Стандартная установка для изучения фототоков короткого замыкания в
фоторефрактивных кристаллах содержит несколько основных блоков – оптическую
систему с источником света, поляризатор и измеритель слабых токов [65]. В
оптимальном варианте в такой установке должно осуществляться программное
управление плотностью мощности засветки кристалла и поворотом плоскости
поляризации света, а также вывод результатов измерений в память персонального
компьютера (ПК) для дальнейшей обработки.
Программное управление плотностью мощности засветки кристалла возможно при
наличии достаточно мощного источника света. Как правило, в качестве
некогерентного источника света используют мощную ртутную или галогенную лампу с
монохроматором. При использовании обычной лампы накаливания электронное
управление мощностью в широких пределах затруднено из-за неизбежного изменения
спектрального состава излучения, но вполне возможна и целесообразна электронная
стабилизация мощности. Блок-схема соответствующей установки представлена на
рис.2.1.
Оптическая система, состоящая из набора линз Л1чЛ3, формирует слабо
расходящийся световой пучок, необходимый для однородного освещения исследуемого
кристалла. Водяной фильтр (ВФ) предназначен для подавления инфракрасной
компоненты излучения и уменьшения влияния на результаты измерения пиротоков,
возникающих при изменении режима освещения кристалла. Для стабилизации мощности
источника света часть светового потока через дополнительную фокусирующую линзу
и световод отводится к измерителю плотности мощности светового потока (ИПМ),
выходное напряжение которого сравнивается с эталонным при помощи управляющего
усилителя, который входит в состав стабилизированного источника питания (СИП)
лампы накаливания.
При исследованиях фотогальванического эффекта принципиальным является изучение
зависимости фототока от ориентации плоскости поляризации света относительно
кристаллографических осей. Устройство управления шаговым двигателем (УУ)
обеспечивает необходимый поворот поляризатора либо в режиме ручного управления,
либо в режиме управления от ПК.
Интерфейс, который предназначен для работы установки при управлении от ПК,
может быть выполнен с использованием последовательного или параллельного порта
[94], или в виде специализированного контроллера для шины ISA16 [95]. В его
состав должны входить аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразования
выходного сигнала ИФ, устройства синхронизации и передачи данных в УУ и
управления режимом СИП.
Необходимость управляемого углового или линейного перемещения того или иного
элемента прибора возникает во многих устройствах для научных исследований – в
данном случае - поляризатора. Для вращения поляризатора использовался
механический редуктор с шаговым двигателем (ШД), что дает возможность гибкого
управления угловым перемещением. При наличии в составе экспериментальной
установки ПК такое решение позволяет максимально автоматизировать работу и
процесс измерений.
Рис.2.1. Блок-схема установки для измерения ф.т.к.з. З – зеркало, ЛН – лампа
накаливания (К21-150), СИП – стабилизированный источник питания, Л1ёЛ3 – линзы,
ВФ – водяной фильтр, Д – диафрагма, П – поляризатор (ПФ-3х), С – световод, К –
кристалл, ИМП – измеритель мощности светового потока, ИФ – измеритель
фототоков, ШД – шаговый двигатель, УУ – устройство управления ШД.
Было разработано универсальное устройство управления (УУ) четырехфазным ШД типа
ДШИ-200-1-2 (4SHG-023 A 39S) с шагом Da=1.8°, которое может быть успешно
использовано и в других экспериментальных установках. Для быстрой адаптации УУ
под конкретную экспериментальную задачу предусмотрено гибкое изменение режима
работы, что дает преимущества перед устройствами с жестко заданным алгоритмом
[96]. В режиме ручного управления предусмотрено изменение скорости вращения
ротора, при этом реализованы следующие алгоритмы: непрерывное пошаговое
вращение либо поворот на заданный угол, в т.ч. на целое число оборотов ротора.
При управлении от ПК алгоритм работы задается программно.
Блок-схема УУ представлена на р
- Київ+380960830922