一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，它整體結(jié)構(gòu)是由計算機、程控電源，鹵鎢燈、光柵單色儀、斬波器、恒溫光電壓池系統(tǒng)以及鎖相放大器組成；所述的恒溫光電壓池內(nèi)部采用抽真空結(jié)構(gòu)；所述的恒溫光電壓池用高磁導(dǎo)率鐵氧體吸波材料作外殼；所述的恒溫光電壓池用橡膠材料做密封蓋；所述的底層ITO導(dǎo)電玻璃采用搭接地方式；本實用新型的測試系統(tǒng)穩(wěn)定性高，設(shè)計巧妙、易于實施，適用于壓譜測試領(lǐng)域。
【專利說明】一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物理電子學領(lǐng)域，具體涉及一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng),主要用于滿足對陰極材料穩(wěn)定性更高的測試要求。

【背景技術(shù)】
[0002]由于NEA GaAs光電陰極具有較高的積分靈敏度和較小的暗發(fā)射電流，同時發(fā)射出的光生電子的能量和出射角度相對集中，并能夠進行長波閥調(diào)整和長波響應(yīng)能力提升等優(yōu)點，因此在微光夜視、真空電子源等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。GaAs光電陰極的凈化和激活過程相對復(fù)雜，對激活過程工藝和條件都有較高的要求，因此就需要盡可能多的監(jiān)控陰極材料激活工藝中的相關(guān)信息量，這對提高陰極材料的激活效果和改進陰極材料的激活工藝都有重要的意義。
[0003]通過實驗對幾種光生載流子輸運過程的對比，電子的自旋共振測試主要關(guān)注材料的微觀磁性變化，光譜電化學測試主要通過材料化學反應(yīng)過程中的性能變化，而光電壓測試相對光電導(dǎo)測試更能夠有效表征材料的少子擴散長度等關(guān)鍵參數(shù)，因此我們最終選擇光電壓譜測試方法對GaAs光電陰極材料的光生載流子輸運特性進行測試分析。目前光電壓譜技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是表面光電壓譜技術(shù)，已經(jīng)被廣泛引用與測試半導(dǎo)體材料的光生載流子壽命、表面態(tài)分布、瞬間態(tài)分布和表面電勢等光誘導(dǎo)材料產(chǎn)生的光電信息。因此保持一個恒溫抗干擾的環(huán)境對系統(tǒng)來說是一個極為重要的環(huán)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，通過改善光電壓譜測試系統(tǒng)中的恒溫控制模塊以獲得高穩(wěn)定性恒溫控制系統(tǒng)，再結(jié)合對環(huán)境光、電磁、電源三方面干擾的分析提出改進后的抑制措施，使得該系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性大大提高，最終改善目前的GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本實用新型采用的方案是:
[0006]一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)的特征在于:光源發(fā)出的白光經(jīng)過光柵單色儀進行單色光掃描，斬波器對單色光進行調(diào)制，然后經(jīng)過光學系統(tǒng)匯聚后經(jīng)由光纖引入到光電壓池內(nèi)，樣品產(chǎn)生的表面光電壓信號經(jīng)過ITO導(dǎo)電玻璃傳給鎖相放大器進行信號放大，底層ITO導(dǎo)電玻璃接地，最后由計算機進行譜圖采集和計算。
[0007]所述的恒溫光電壓池內(nèi)部采用抽真空結(jié)構(gòu)；
[0008]所述的恒溫光電壓池用高磁導(dǎo)率鐵氧體吸波材料作外殼。
[0009]所述的恒溫光電壓池用橡膠材料做密封蓋；
[0010]所述的底層ITO導(dǎo)電玻璃采用搭接地方式。
[0011]在本實用新型中，經(jīng)過光學系統(tǒng)匯聚后的光束經(jīng)導(dǎo)光光纖通過外殼頂部的圓孔照射到樣品上，樣品放置在光電壓池內(nèi)的兩ITO導(dǎo)電玻璃之間并加以固定，兩塊導(dǎo)電玻璃分別引出兩個導(dǎo)線與鎖定放大器相連。內(nèi)部采用抽真空結(jié)構(gòu)目的是保持干燥環(huán)境，以免濕環(huán)境中化學反應(yīng)的發(fā)生；外殼用高磁導(dǎo)率鐵氧體吸波材料，其目的主要是吸收電子設(shè)備中可泄露的電磁輻射，最終能消除電磁干擾；密封蓋采用橡膠材料，較好地保證內(nèi)部真空環(huán)境；底層ITO導(dǎo)電玻璃與襯底實現(xiàn)等電位，采用搭接地方式，目的是更有利于防工頻電流和高頻干擾。
[0012]本實用新型采用了新型的恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，光束經(jīng)過恒溫光電壓池系統(tǒng)后產(chǎn)生的微弱信號的參數(shù)與鎖相放大器所能準確測量的參數(shù)精度完全符合，這樣便于實現(xiàn)基于計算機的測試配置和數(shù)據(jù)獲取。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的恒溫光電壓池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本實用新型的恒溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0017]圖1為本實用新型的新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)示意圖，它整體結(jié)構(gòu)是由計算機(I)、程控電源(2)，鹵鎢燈(3)、光柵單色儀(4)、斬波器(5)、恒溫光電壓池系統(tǒng)(6)以及鎖相放大器(7)組成。光源發(fā)出的白光經(jīng)過光柵單色儀進行單色光掃描，斬波器對單色光進行調(diào)制，然后經(jīng)過光學系統(tǒng)匯聚后經(jīng)由光纖引入到光電壓池內(nèi)，樣品產(chǎn)生的表面光電壓信號經(jīng)過ITO導(dǎo)電玻璃傳給鎖相放大器進行信號放大，底層ITO導(dǎo)電玻璃接地，最后由計算機進行譜圖采集和計算。
[0018]圖2為本實用新型的恒溫光電壓池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，它整體結(jié)構(gòu)是由ITO導(dǎo)電玻璃(8)、樣品(9)、底層ITO導(dǎo)電玻璃(10)以及光電壓池外框結(jié)構(gòu)(11)、橡膠密封蓋(12)組成，其中，底層ITO導(dǎo)電玻璃與襯底實現(xiàn)等電位，采用搭接地方式，讓干擾電流以最短的路徑入地，而不串到其它電路中形成干擾，其優(yōu)點是更有利于防工頻電流和高頻干擾。光電壓池外框結(jié)構(gòu)(11)內(nèi)部采用抽真空結(jié)構(gòu)，保持內(nèi)部環(huán)境干燥，以免其他化學反應(yīng)的發(fā)生；其外殼采用高磁導(dǎo)率鐵氧體吸波材料，電磁輻射通過熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)、累積效應(yīng)對人體造成直接和間接的傷害，而高磁導(dǎo)率鐵氧體吸波材料具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等特點，將這種材料應(yīng)用于電子設(shè)備中可吸收泄露的電磁輻射，能達到消除電磁干擾的目的。橡膠密封蓋(12)主要是用來密封腔內(nèi)環(huán)境，保持真空狀態(tài)。
[0019]圖3為本實用新型的恒溫控制系統(tǒng)，它整體機構(gòu)是由微計算機(13)、串口設(shè)置
(14)、PID參數(shù)設(shè)置(15)、數(shù)據(jù)圖形保存(16)、PT100溫度傳感器(17)、MCU控制器(18)、ADN8830芯片(19)、熱點制冷片TEC(20)組成，其中，PT100鉬電阻熱金屬溫度傳感器(17)主要用來進行溫度測試和反饋，其具有精度高，工作穩(wěn)定，測量范圍寬等優(yōu)點，可實現(xiàn)-200°C至+500°C的寬范圍高精度溫度測量；熱電制冷片TEC(20)，是利用基于碲化鉍的化合物半導(dǎo)體材料的帕帖耳效應(yīng)制造的加熱制冷片，其具有以下優(yōu)點:(I)不需要制冷劑，沒有污染，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，可以連續(xù)工作，工作室沒有震動、噪音、壽命長，從而不會為光電壓譜測量造成額外干擾；(2)既可以制冷，又能加熱；(3)其是電流換能型器件，可以通過電流控制器件，實現(xiàn)高精度的溫度控制；(4)可以實現(xiàn)較大的溫差范圍，從-130°C至+90°C的溫度都可以實現(xiàn)。TEC控制器選用AD公司的高輸出效率的控制芯片ADN8830，該芯片不需要采用完全對稱的H橋驅(qū)動，而是采用一半開關(guān)輸出，而另一半線性輸出的方式；不僅能夠減少輸出的電流紋波，而且還能夠進一步的減少芯片的外圍器件，為TEC在加熱和制冷方式轉(zhuǎn)換時提供較為平滑的過渡。
[0020]針對設(shè)計完本實用新型的恒溫光電壓池系統(tǒng)后，對比它輸入鎖相放大器的信號參數(shù)，發(fā)現(xiàn)其輸出的頻率信號在0.0OlHz到102.4kHz之間，溫度穩(wěn)定性可達到5ppm/°C，相位分辨率可達到0.01度，信號的最小量程可達到2nV，這些參數(shù)正好與鎖相放大器能高精度測量的微弱信號參數(shù)一致，說明本實用新型的設(shè)計是合理有依據(jù)的。
【權(quán)利要求】
1.一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)的特征在于:由計算機(I)、程控電源(2)，鹵鎢燈(3)、光柵單色儀(4)、斬波器(5)、恒溫光電壓池系統(tǒng)￠)以及鎖相放大器(7)組成；光源發(fā)出的白光經(jīng)過光柵單色儀進行單色光掃描，斬波器對單色光進行調(diào)制，然后經(jīng)過光學系統(tǒng)匯聚后經(jīng)由光纖引入到光電壓池內(nèi)，樣品產(chǎn)生的表面光電壓信號經(jīng)過ITO導(dǎo)電玻璃傳給鎖相放大器進行信號放大，底層ITO導(dǎo)電玻璃接地，最后由計算機進行譜圖采集和計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的恒溫光電壓池內(nèi)部采用抽真空結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的恒溫光電壓池用高磁導(dǎo)率鐵氧體吸波材料作外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的恒溫光電壓池用橡膠材料做密封蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型恒溫抗干擾GaAs光電壓譜測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的底層ITO導(dǎo)電玻璃采用搭接地方式。
【文檔編號】G01N27/00GK203929696SQ201420275451
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】沈洋, 陳亮, 董艷燕, 周占春, 徐珍寶, 蘇玲愛, 金尚忠, 沈為民, 張淑琴, 楊潤光, 楊凱, 石巖 申請人:中國計量學院