Материал: Sb98627

неоспоримых достоинств по сравнению с другими приемниками оптического излучения. Заряд, возникающий в каждом элементе секции накопления, пропорционален площади элемента, интенсивности падающего излучения и интервалу времени, в пределах которого сток заряда в потенциальную яму перекрыт с помощью затвора переноса. Таким образом, эффект взаимозаменяемости интенсивности и времени накопления создает широкие возможности для управления чувствительностью прибора с помощью цифровых устройств.

Подобный способ позволяет снимать сигнал от источников с интенсивностями излучения, отличающимися в десятки раз. Необходимая продолжительность накопления заряда в ФПЗС связана с уровнем освещенности: чем ниже освещенность, тем продолжительнее должен быть период накопления для получения приемлемой амплитуды сигнала на выходе.

4.2. Основные функции программного обеспечения спектрометра

Программа для персонального компьютера (ПК) Aspect (рис. 4.3) предназначена для управления спектрометрическим комплексом и визуализации полученных с его помощью спектров оптического излучения.

Программное обеспечение поддерживает следующие функции: управление чувствительностью фотоприемника, автоматический учет темнового сигнала, изменение масштаба по шкале длин волн при отображении спектра, однократная запись спектра, запись спектра с усреднением по заданному числу измерений, периодическое отображение спектра в осциллографическом режиме, расчет ширины спектральной полосы в выбранном диапазоне.

Соединение прибора и ПК осуществляется при помощи кабеля USB. В случае успешной связи ПК с прибором в строке состояния программы будет выведена информация о текущем статусе устройства, номере порта связи, текущей чувствительности и температуре ФПЗС (рис. 4.4).

В программе Aspect имеется возможность снятия спектра в двух режимах: осциллографическом и одиночном. В осциллографическом режиме спектр снимается непрерывно через равные промежутки времени, определяемые чувствительностью прибора (временем накопления заряда) и временными затратами на передачу и обработку данных. Включить осциллографический режим можно с помощью значка в панели управления программы либо через соответствующий пункт меню (рис. 4.5). В одиночном режиме (рис. 4.6) спектр снимается только один раз.

26

Программа предоставляет возможности выделения некоторой области отображения спектра (масштабирования). Для этого необходимо найти соответствующий значок в панели управления программы либо пункт меню и выбрать мышью интересующую область.

Рис. 4.3. Внешний вид программы Aspect (показан линейчатый спектр ртутной лампы)

Рис. 4.4. Пример строки состояния при подключенном приборе

Рис. 4.5. Включение осциллографического режима

Рис. 4.6. Включение одиночного режима снятия спектра

Также имеется возможность сохранения спектра в виде файла в специальном формате программы или в виде обычного текстового файла для последующей работы с данными в других программах. При этом в итоговом

27

текстовом файле будет содержаться набор строк, в каждой из которых будет указана длина волны и амплитуда.

Для точного измерения длины волны и соответствующей ей амплитуды линии спектра в программе есть три режима функционирования. В данных режимах можно навести указатель на спектральную линию и около нее появятся цифры, характеризующие амплитуду, длину волны линии и ее спектральную ширину на выбранной указателем высоте (рис. 4.7).

а б в Рис. 4.7. Режимы измерения при работе со спектрами: а – независимое измерение;

б– измерение по уровню спектра; в – ручное детектирование пиков

Врежиме независимого измерения перемещение мыши в пределах спектра позволяет посмотреть значение длины волны и соответствующей амплитуды без привязки к спектру (рис. 4.7, а). Измерение по уровню спектра дает возможность привязаться к текущему спектру (рис. 4.7, б). Ручное детектирование пиков позволяет определить положение центра (по центру тяжести пика), максимума и значение его ширины на выбранном уровне, который указывается в виде отношения положения уровня к максимуму (рис. 4.7, в). В данном режиме необходимо поместить курсор мыши внутрь исследуемого пика.

Впрограмме Aspect имеется возможность снятия спектра как с учетом темнового сигнала, так и без. Для того чтобы вычесть из результатов измерения темновой сигнал ФПЗС, необходимо включить соответствующий режим.

Рис. 4.8. Выбор элемента из Периодической таблицы в программе Aspect

28

Для упрощения работы со спектрами излучения на экране программы можно отобразить спектральные линии любого элемента из Периодической таблицы Д. И. Менделеева (рис. 4.8). Например, при анализе ртутной лампы требуется выбрать линии ртути, нажав на правую кнопку мыши и выбрав требуемые состояния элемента.

4.3.Порядок выполнения работы

1.По заданию преподавателя получить спектры излучения плазмы технологической установки. Сохранить полученные данные в файл для последующей обработки.

2.Определить соответствие спектральных линий элементам Периодической таблицы Д. И. Менделеева.

3.По полученным спектральным зависимостям сделать вывод об отличиях в условиях существования плазмы в разных экспериментах.

4.4. Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Схема экспериментальной установки.

3.Полученные спектры излучения с отмеченными на них спектральными линиями и соответствующими химическими элементами.

4.Выводы о проделанной работе.

29

Список рекомендуемой литературы

Алексеев Б. В., Котельников В. А. Зондовый метод диагностики плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1988. 238 с.

Грановский В. Л. Электрический ток в газе. М.: Наука, 1971. 543 с. Давыденко В. И., Иванов А. А., Вайсен Г. Экспериментальные методы

диагностики плазмы. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1999. 148 с.

Демидов В. И., Колоколов Н. Б., Кудрявцев А. А. Зондовые методы исследования низкотемпературной плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1996. 235 с.

Иванов Ю. А., Лебедев Ю. А., Полак Л. С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М.: Наука, 1981. 143 с.

Козлов О. В. Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969. 291 с. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. Долгопрудный: Издательский

дом «Интеллект», 2009. 736 с.

Середа И. Н., Целуйко А. Ф. Зондовые методы диагностики плазмы. Харьков: Изд-во ХНУ им. В. Н. Каразина, 2015. 189 с.

Физика и технология плазменных эмиссионных систем / под общ. ред. В. Т. Барченко. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. 262 с.

30