一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，它整体结构是由计算机、程控电源，卤钨灯、光栅单色仪、斩波器、恒温光电压池系统以及锁相放大器组成；所述的恒温光电压池内部采用抽真空结构；所述的恒温光电压池用高磁导率铁氧体吸波材料作外壳；所述的恒温光电压池用橡胶材料做密封盖；所述的底层ITO导电玻璃采用搭接地方式；本实用新型的测试系统稳定性高，设计巧妙、易于实施，适用于压谱测试领域。
【专利说明】一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统
【技术领域】
[0001]本发明属于物理电子学领域，具体涉及一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统,主要用于满足对阴极材料稳定性更高的测试要求。
【背景技术】
[0002]由于NEA GaAs光电阴极具有较高的积分灵敏度和较小的暗发射电流，同时发射出的光生电子的能量和出射角度相对集中，并能够进行长波阀调整和长波响应能力提升等优点，因此在微光夜视、真空电子源等领域得到了广泛的应用。GaAs光电阴极的净化和激活过程相对复杂，对激活过程工艺和条件都有较高的要求，因此就需要尽可能多的监控阴极材料激活工艺中的相关信息量，这对提高阴极材料的激活效果和改进阴极材料的激活工艺都有重要的意义。
[0003]通过实验对几种光生载流子输运过程的对比，电子的自旋共振测试主要关注材料的微观磁性变化，光谱电化学测试主要通过材料化学反应过程中的性能变化，而光电压测试相对光电导测试更能够有效表征材料的少子扩散长度等关键参数，因此我们最终选择光电压谱测试方法对GaAs光电阴极材料的光生载流子输运特性进行测试分析。目前光电压谱技术应用最广泛的是表面光电压谱技术，已经被广泛引用与测试半导体材料的光生载流子寿命、表面态分布、瞬间态分布和表面电势等光诱导材料产生的光电信息。因此保持一个恒温抗干扰的环境对系统来说是一个极为重要的环节。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，通过改善光电压谱测试系统中的恒温控制模块以获得高稳定性恒温控制系统，再结合对环境光、电磁、电源三方面干扰的分析提出改进后的抑制措施，使得该系统整体的稳定性大大提高，最终改善目前的GaAs光电压谱测试系统。
[0005]为实现以上技术目的，本实用新型采用的方案是:
[0006]一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，整体结构的特征在于:光源发出的白光经过光栅单色仪进行单色光扫描，斩波器对单色光进行调制，然后经过光学系统汇聚后经由光纤引入到光电压池内，样品产生的表面光电压信号经过ITO导电玻璃传给锁相放大器进行信号放大，底层ITO导电玻璃接地，最后由计算机进行谱图采集和计算。
[0007]所述的恒温光电压池内部采用抽真空结构；
[0008]所述的恒温光电压池用高磁导率铁氧体吸波材料作外壳。
[0009]所述的恒温光电压池用橡胶材料做密封盖；
[0010]所述的底层ITO导电玻璃采用搭接地方式。
[0011]在本实用新型中，经过光学系统汇聚后的光束经导光光纤通过外壳顶部的圆孔照射到样品上，样品放置在光电压池内的两ITO导电玻璃之间并加以固定，两块导电玻璃分别引出两个导线与锁定放大器相连。内部采用抽真空结构目的是保持干燥环境，以免湿环境中化学反应的发生；外壳用高磁导率铁氧体吸波材料，其目的主要是吸收电子设备中可泄露的电磁辐射，最终能消除电磁干扰；密封盖采用橡胶材料，较好地保证内部真空环境；底层ITO导电玻璃与衬底实现等电位，采用搭接地方式，目的是更有利于防工频电流和高频干扰。
[0012]本实用新型采用了新型的恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，光束经过恒温光电压池系统后产生的微弱信号的参数与锁相放大器所能准确测量的参数精度完全符合，这样便于实现基于计算机的测试配置和数据获取。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统示意图；
[0014]图2为本实用新型的恒温光电压池系统的结构示意图；
[0015]图3为本实用新型的恒温控制系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0017]图1为本实用新型的新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统示意图，它整体结构是由计算机(I)、程控电源(2)，卤钨灯(3)、光栅单色仪(4)、斩波器(5)、恒温光电压池系统(6)以及锁相放大器(7)组成。光源发出的白光经过光栅单色仪进行单色光扫描，斩波器对单色光进行调制，然后经过光学系统汇聚后经由光纤引入到光电压池内，样品产生的表面光电压信号经过ITO导电玻璃传给锁相放大器进行信号放大，底层ITO导电玻璃接地，最后由计算机进行谱图采集和计算。
[0018]图2为本实用新型的恒温光电压池系统的结构示意图，它整体结构是由ITO导电玻璃(8)、样品(9)、底层ITO导电玻璃(10)以及光电压池外框结构(11)、橡胶密封盖(12)组成，其中，底层ITO导电玻璃与衬底实现等电位，采用搭接地方式，让干扰电流以最短的路径入地，而不串到其它电路中形成干扰，其优点是更有利于防工频电流和高频干扰。光电压池外框结构(11)内部采用抽真空结构，保持内部环境干燥，以免其他化学反应的发生；其外壳采用高磁导率铁氧体吸波材料，电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害，而高磁导率铁氧体吸波材料具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点，将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，能达到消除电磁干扰的目的。橡胶密封盖(12)主要是用来密封腔内环境，保持真空状态。
[0019]图3为本实用新型的恒温控制系统，它整体机构是由微计算机(13)、串口设置
(14)、PID参数设置(15)、数据图形保存(16)、PT100温度传感器(17)、MCU控制器(18)、ADN8830芯片(19)、热点制冷片TEC(20)组成，其中，PT100钼电阻热金属温度传感器(17)主要用来进行温度测试和反馈，其具有精度高，工作稳定，测量范围宽等优点，可实现-200°C至+500°C的宽范围高精度温度测量；热电制冷片TEC(20)，是利用基于碲化铋的化合物半导体材料的帕帖耳效应制造的加热制冷片，其具有以下优点:(I)不需要制冷剂，没有污染，不会产生回转效应，可以连续工作，工作室没有震动、噪音、寿命长，从而不会为光电压谱测量造成额外干扰；(2)既可以制冷，又能加热；(3)其是电流换能型器件，可以通过电流控制器件，实现高精度的温度控制；(4)可以实现较大的温差范围，从-130°C至+90°C的温度都可以实现。TEC控制器选用AD公司的高输出效率的控制芯片ADN8830，该芯片不需要采用完全对称的H桥驱动，而是采用一半开关输出，而另一半线性输出的方式；不仅能够减少输出的电流纹波，而且还能够进一步的减少芯片的外围器件，为TEC在加热和制冷方式转换时提供较为平滑的过渡。
[0020]针对设计完本实用新型的恒温光电压池系统后，对比它输入锁相放大器的信号参数，发现其输出的频率信号在0.0OlHz到102.4kHz之间，温度稳定性可达到5ppm/°C，相位分辨率可达到0.01度，信号的最小量程可达到2nV，这些参数正好与锁相放大器能高精度测量的微弱信号参数一致，说明本实用新型的设计是合理有依据的。
【权利要求】
1.一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，整体结构的特征在于:由计算机(I)、程控电源(2)，卤钨灯(3)、光栅单色仪(4)、斩波器(5)、恒温光电压池系统￠)以及锁相放大器(7)组成；光源发出的白光经过光栅单色仪进行单色光扫描，斩波器对单色光进行调制，然后经过光学系统汇聚后经由光纤引入到光电压池内，样品产生的表面光电压信号经过ITO导电玻璃传给锁相放大器进行信号放大，底层ITO导电玻璃接地，最后由计算机进行谱图采集和计算。
2.根据权利要求1所述的一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，其特征在于:所述的恒温光电压池内部采用抽真空结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，其特征在于:所述的恒温光电压池用高磁导率铁氧体吸波材料作外壳。
4.根据权利要求1所述的一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，其特征在于:所述的恒温光电压池用橡胶材料做密封盖。
5.根据权利要求1所述的一种新型恒温抗干扰GaAs光电压谱测试系统，其特征在于:所述的底层ITO导电玻璃采用搭接地方式。
【文档编号】G01N27/00GK203929696SQ201420275451
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】沈洋, 陈亮, 董艳燕, 周占春, 徐珍宝, 苏玲爱, 金尚忠, 沈为民, 张淑琴, 杨润光, 杨凯, 石岩 申请人:中国计量学院