Селективный измеритель токов фотоэлектронного умножителя для спектроскопии магнитного кругового дихроизма в отраженном свете

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлена относительно простая схема селективного измерителя постоянной и переменной компонент полного тока фотоэлектронного умножителя при регистрации спектров магнитного кругового дихроизма в отраженном свете с использованием метода фазовой модуляции световой волны с помощью фотоупругого модулятора. В схеме реализован метод измерения анодного тока фотоумножителя с применением нагрузочного сопротивления RL и буферного предусилителя. Выделение переменной компоненты осуществляется компенсацией постоянной составляющей полного сигнала. Описаны экспериментальные методики, позволяющие определять оптимальную величину RL, для которой в полосе частот порядка 100 кГц влияние входной шунтирующей емкости минимально. Определены основной источник и уровень паразитного фототока, не связанного с падающим монохроматическим излучением. Предложен алгоритм регистрации спектра при смене полярности эффекта кругового дихроизма. Работоспособность и эффективность разработанного измерителя иллюстрируются на примере измерения спектра магнитного кругового дихроизма пленки GaMnAs.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. В. Маркин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, Фрязинский филиал

Email: markin@fireras.su
Россия, Фрязино, Московская обл.

З. Э. Кунькова

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, Фрязинский филиал

Автор, ответственный за переписку.
Email: markin@fireras.su
Россия, Фрязино, Московская обл.

Список литературы

  1. Sato K. // Jpn. J. Appl. Phys. 1981. V. 20. № 12. P. 2403. https://doi.org/10.1143/JJAP.20.2403
  2. Martens J.W.D., Peeters W.L., Nederpel P.Q.J., Erman M. // J. Appl. Phys. 1984. V. 55. № 4. P. 1100. https://doi.org/10.1063/1.333199
  3. Маркин Ю.В., Кунькова З.Э. // ПТЭ. 2023. № 6. С. 74. https://doi.org/10.31857/S0032816223040031
  4. Oakberg T.C., Bryan A.J. // Proc. SPIE. 2002. V. 4819. P. 98. https://doi.org/10.1117/12.450859
  5. Drake A.F. // J. Phys. E: Sci. Instrum. 1986. V. 19. № 3. P. 170. https://doi.org/10.1088/0022-3735/19/3/002
  6. Photomultiplier Tubes. Basics and Applications. Hamamatsu Photonics K.K., Electron Tube Division, 2006.
  7. Greeuw G., Hillen M.W., Köhnke G. H. P. // Rev. Sci. Instrum. 1982. V. 53. № 9. P. 1452. https://doi.org/10.1063/1.1137195
  8. Hädener K., Bergamasco S., Calzaferri G. // Rev. Sci. Instrum. 1988. V. 59. № 9. P. 1924. https://doi.org/10.1063/1.1140052й ссылке
  9. Photomultiplier Tubes. Photomultiplier Tubes and Related Products. Hamamatsu Photonics K.K., Electron Tube Division, 2010.
  10. Van Drent W.P., Suzuki T. // J. Magn. Magn. Mater. 1997. V. 175. № 1-2. P. 53. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(97)00227-8
  11. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970.
  12. Мигдал А.Б. Качественные методы в квантовой теории. М.: Наука, 1975.
  13. Hipps K.W., Crosby G.A. // J. Phys. Chem. 1979. V. 83. № 5. P. 555. https://doi.org/10.1021/j100468a001
  14. Ganў shina E.A., Golik L.L., Kovalev V.I., Kunkova Z.E., Temiryazeva M.P., Danilov Yu.A., Vikhrova O.V., Zvonkov B.N., Rubacheva A.D., Tcherbak P.N., Vinogradov A.N. // Sol. St. Phenomena. 2010. V. 168-169. P. 35. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.168-169.35
  15. Libbrecht K.G., Black E.D., Hirata C.M. // Am. J. Phys. 2003. V. 71. № 11. P. 1208. https://doi.org/10.1119/1.1579497

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Принципиальная схема селективного измерителя постоянной и переменной компонент тока ФЭУ при регистрации спектров RMCD: M1 – AD8675, M2, M4 – AD8672, M3 – OP97; напряжение питания микросхем ±10 В; A – анод ФЭУ; IPH – анодный фототок с указанием направления протекания; CS – суммарная шунтирующая емкость; К1, К2 – малогабаритные механические переключатели DIP; Вход, Выход 1 и Выход 2 – BNC-ВЧ-разъемы (гнезда); а – схема измерения емкости CS и линейная регрессия зависимости напряжения V на выходе M1 от частоты f модулятора SR540 в координатах (V −2, f 2); R* = 1 МОм, C* = CS + 220 пФ, штриховая линия – результат регрессии массива данных V(fi), i = 1, …, N, N = 42, представленных светлыми кружками; б – схема измерения компонент V=(λ) (сплошная кривая) и V2 f (λ) (точки) полного сигнала с выхода M1, обусловленного протеканием фототока через нагрузку R* = 20 кОм. Зависимости V=(λ) и V2 f (λ) нормированы на максимумы и соответственно. Штриховая кривая – зависимость отклонения ∆dev(λ). Ток накала igl = 9 А, напряжение VPMT ≈ −860 В, ширина входной/выходной щелей монохроматора dsl = 0.2 мм, частота модуляции f = 228 Гц, амплитуда фазовой задержки δ0 = 0.383λ. Штрихпунктирная кривая – зависимость ∆dev(λ), полученная из измеренных спектров V=(λ) и V2 f(λ) при тех же значениях igl, VPMT, dsl, f и δ0 с использованием нагрузки R* = 10 кОм.

Скачать (297KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Паразитное смещение Vs(VPMT) при отсутствии (сплошная кривая) и наличии засветки входного окна ФЭУ (dsl = 0.1 мм) и различных значениях тока igl: 7 А (штриховая кривая со светлыми точками); 8 А (штриховая кривая с темными точками); 9 А (штриховая кривая с треугольными символами); а – зависимость смещения VS от ширины dsl при igl = 8 А и VPMT = −714 В (точки); штриховая кривая – результат полиномиальной регрессии массива данных, представленных точками; б – влияние места расположения светофильтра СС-8 на величину VS: непосредственно за выходной щелью монохроматора (штриховая кривая с темными точками); непосредственно перед входным окном ФЭУ (сплошная кривая); igl = 8 А, VPMT = −714 В, dsl = 0.5 мм; в – временной дрейф и шумовая дорожка паразитного смещения при igl = 8 А, VPMT = −714 В, dsl = 0.5 мм. Уровень, отмеченный штриховой линией, соответствует среднему арифметическому значению = −8.42 мВ (среднее арифметическое отклонение от этого уровня δVs = 0.02 мВ).

Скачать (222KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектральные зависимости амплитуд сигналов VC (λ) (сплошная кривая), V=(λ) (штриховая кривая) и V2f (λ) (точки), нормированные на свои максимумы , и соответственно (из-за малости паразитного смещения, Vs ≈ −1.8 мВ, кривые V=(λ) и VC (λ) совпали). Представлены также зависимости (штриховая кривая с крестиками) и (штриховая кривая с треугольниками). Ток накала igl = 7 А, напряжение VPMT = −716 В, ширина dsl = 0.15 мм, δ0 = 0.383. На вставке показан начальный участок спектров VC (λ), V=(λ) и V2 f (λ).

Скачать (161KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр RMCD(λ) пленки GaMnAs. Точки – зависимость отношения Vf /VC от длины волны, сплошная кривая – результат полиномиальной регрессии массива данных, представленных точками. Штриховая линия разделяет области различной полярности RMCD. Больший разброс значений сигнала RMCD в коротковолновой области спектра обусловлен низкой интенсивностью монохроматического света. Ток накала igl = 8.4 А, напряжение VPMT = −688 В, ширина dsl = 0.2 мм, δ0 = 0.293. Коэффициент преобразования по переменному току |Z~ (f)| 1.3∙106.

Скачать (82KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024