一种变功率脉冲真空紫外光强度测量仪的制作方法

本实用新型涉及光强度测量仪的技术领域，具体涉及一种变功率脉冲真空紫外光强度测量仪。

背景技术：

在真空紫外能区(本申请中指50-150nm范围)，由于空气对光的吸收强烈，真空紫外能区的实验必须在真空条件下完成。由于受真空腔体体积限制，探测器的尺寸必须尽可能小，而且在有效探测区域内均匀、高效。在真空紫外能区，可供选择的探测器主要有气体电离室、正比计数管、闪烁计数器加CCD、通道倍增管和半导体探测器(硅光电二极管)。

气体电离室气体电离室和闪烁计数器加CCD相机的体积大；正比计数管需加铍(Be)窗或铝(Al)窗；微通道板(Micro Channel plate,MCP)是通道倍增管的一种，也是该能区常用的探測器。微通道板増益高(一片的増益可达10³-10⁴)、空间分辨本领强、能量响应范围宽、噪声低(约在10^-16A)、不受磁场影响，对偏振不敏感，有效探测面积较大且均匀。但高功率真空紫外光导致信号太强，会损坏微通道板。硅光电二极管是该能区常用的探測器，有效探测区域内均匀、高效。但在测量高功率真空紫外光时会产生饱和现象，不能准确测量光强。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种档位可切换的金属光强衰减装置制作方法，其用于在真空度优于10^-6Pa的真空环境下，可用于测量高至毫焦级脉冲真空紫外光信号强度。解决了现有技术中存在的不能同时测量低功率和高功率脉冲的问题。

本实用新型另一目的是提供一种使用测量电路单元和光电二极管实现对高功率脉冲真空紫外光的绝对测量方法。

本实用新型所采用的技术方案如下：一种变功率脉冲真空紫外光强度测量仪，包括真空腔体、金属光强衰减装置、光电二极管基座、光电二极管、真空引线装置、直流稳压电源、测量电路单元和示波器，金属光强衰减装置置于光电二极管之前，光电二极管安装在光电二极管基座上，金属光强衰减装置、光电二极管基座和光电二极管置于真空腔体中；用真空引线装置把光电二极管两个引脚信号引出真空腔体外；两个引脚信号接入测量电路单元信号输入端，直流稳压电源输出接入测量电路单元直流输入端，测量电路单元的信号输出端接一示波器。

其中，金属光强衰减装置包括金属光强衰减片，通过改变金属光强衰减片的组合来获得不同的衰减系数，用来测量变功率脉冲真空紫外光。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以通过改变金属光强衰减装置档位和偏压大小，绝对测量纳焦至毫焦级脉冲真空紫外光强度。对真空紫外光强度绝对测量结果的误差小，与传输标准探测器测量结果比较，误差＜5％。

附图说明

图1是测量装置布局示意图，其中，1为真空腔体，2为金属光强衰减装置，3为光电二极管基座，4为光电二极管，5为真空引线装置，6为直流稳压电源，7为测量电路单元，8为示波器。

图2是可变档位金属光强衰减装置2和光电二极管基座3组装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参见图1，一种变功率脉冲真空紫外光强度测量仪，包括真空腔体1、金属光强衰减装置2、光电二极管基座3、光电二极管4、真空引线装置5、直流稳压电源6、测量电路单元7和示波器8，金属光强衰减装置2置于光电二极管4之前，光电二极管4安装在光电二极管基座3上，金属光强衰减装置2、光电二极管基座3和光电二极管4置于真空腔体1中；用真空引线装置5把光电二极管4两个引脚信号引出真空腔体1外；两个引脚信号接入测量电路单元7信号输入端，直流稳压电源6输出接入测量电路单元7直流输入端，测量电路单元7的信号输出端接一示波器8。金属光强衰减装置2包括金属光强衰减片，通过改变金属光强衰减片的组合来获得不同的衰减系数，用来测量变功率脉冲真空紫外光。

光电二极管4置于光电二极管基座3中，前面利用金属光强衰减装置2，对高功率的脉冲激光进行衰减，可以根据真空紫外光功率大小调节不同衰减档位。由于该装置是物理阻挡式，所以对不同波长具有相同的衰减效率。金属板四角各有一个直径1mm的通孔，可用螺钉螺母固定，确保金属板之间的相对位置不发生变化，进而保证衰减效率不变。

光电二极管4通过真空引线装置5与测量电路单元7信号输入端相连，在直流稳压电源6的作用下，通过测量电路单元7的功能可以加不同大小的偏压。测量电路单元7具有给光电二极管4加偏压和采样的作用，信号输出端与示波器8相连。

在测量电路单元中加偏压的作用是，增强二极管中内建电场强度，提高光电二极管对光生电子的输出效率，使得光电二极管有更高的测量范围。

随着光功率的不断升高，需要切换金属衰减装置的档位，来衰减光强。金属衰减装置是物理阻挡式衰减，对不同波长的衰减效率是相同的。不同档位需要用传输标准探测器来标定。

测量电路单元的第一个功能是给光电二极管加不同的电压，通过加足够的电压，可以将所有的光生电子采集出来。测量电路单元的第二个功能是信号采样，并将信号传输至示波器。

本实用新型原理在于：

一、金属衰减装置的标定：

使用一传输标准探测器，单色紫外光入射到传输标准探测器，设传输标准探测器测得的信号强度为I_s。制作档位可切换的金属光强衰减装置，在相同条件下将衰减装置安装至标准探测器之前，这时测得的信号强度为I。则该档位衰减效率为：

二、金属衰减装置衰减硅光电二极管测量光强原理：

硅光电二极管受到光照射时会产生光生电子，通过引脚导出形成电流，电流经过示波器内阻转换为电压信号。当脉冲激光信号照射光电二极管时，会在示波器上看到时间分辨的脉冲电压信号。此时光生电子电量为：

其中Q为光生电子电量，R为示波器内阻，V为示波器电压示数，t为脉冲时间。

激光脉冲能量为：

其中E为激光脉冲能量，E_p为该波长对应的能量，单位为eV，QE为该波长下硅光电二极管的量子效率，η为标定过的多层金属栅网衰减效率。

三、多层金属栅网衰减硅光电二极管测量光强操作方式

1)制作档位可切换金属衰减装置；

2)用传输标准探测器标定金属衰减装置；

3)把光电二极管安装至基座内，并将金属衰减装置安装到基座；

4)把组装好的探测器模块安装到真空传动机构，将光电二极管两个引脚通过真空引线导出至真空腔体外；

5)制作测量电路单元，并将连线；

6)打开光路系统，使光电二极管接收到光信号。