Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
частей таких установок от электромагнитных и механических помех, которыми
сопровождается генерация столь сильных магнитных полей. В частности, в
однократных экспериментах, при которых образец и основная часть
измерительной системы разрушаются, чрезвычайно важно получить как можно
больше полезной информации за один эксперимент. Одним из методов,
подходящих для исследований в ССМП, является оптическая спектроскопия с
временным разрешением, позволяющим проследить за изменением спектра на
всем или почти всем интервале изменения В [165].
Спектроскопия с временным разрешением. В оптическом спектрометре (рис.
4.38) изображение спектра света, прошедшего через образец, фокусируется
на фотокатоде, который служит источником фотоэлектронов. Эти электроны
ускоряются и фокусируются на фосфорном экране, воспроизводя оптическое
изображение в электронно-оптическом преобразователе. За время пролета
фотоэлектронов электронный луч смещается в направлении, перпендикулярном
линии развертки спектра, с помощью пилообразного напряжения, подаваемого
на управляющие электроды. В результате изображение на экране развернуто
по времени и демонстрирует изменение спектра во времени. Получаемое таким
образом изображение усиливается трехступенчатым усилителем и фиксируется
на фотопленке (рис. 4.39).
Чтобы проградуировать шкалу развертки, т.е. связать ее с изменением поля,
используют два коротких импульса напряжения, которые поступают с
генератора временных меток на отклоняющие пластины и смещают электронный
луч перпендикулярно направлению развертки спектра. Чтобы исключить
влияние некоторого разброса по времени нарастания поля, развертка в
электронно-оптическом преобразователе начинается с приходом запускающего
импульса от электронного компаратора, который сравнивает сигнал с датчика
поля с заранее установленным уровнем. Градуировка развертки по длинам
волн осуществляется по линиям спектра ртутной лампы.
Эфф ект Фарадея. В Осакской лаборатории сильных магнитных полей
функционирует одна из наиболее совершенных на середину 80-х годов
установок, пригодных для проведения магнитооптических зкспе-
148
Рис. 4.38. Оптический спектрометр с временным разрешением для наблюдения
спектров твердых тел в полях с Вт я* 100 Тл [165]:
1 - монохроматор; 2 - светодиоды; 3 - фотокатод; 4 - электронно-
оптический преобразователь; 5 - пластины для временной развертки спектра;
6 - фосфорный экран; 7 - трехкаскадный усилитель; 8 - фотоаппарат; 9 -
образец; 10 - соленоид; 11 - импульсная лампа; 12 - компаратор; 13 -
генератор временных меток; 14 - синхронизатор; 15 - генератор задержанных
импульсов
0 1 2 3 * S<,мкс
4D 5 0 6 0 8 0 1 00 150 0,Тл
Рис. 4.39. Спектрограмма, полученная на оптическом спектрометре с
временным разрешением [165]
149
Рис. 4.40. Структурная схема многоцелевого оптического спектрометра [42].
На левой вставке показано устройство оконечного участка спектрометра для
изучения эффекта Фарадея (а) и для исследований эффекта Фохта (б) :
1 - жидкий азот; 2 - жидкий гелий; 3.8- световод; 4 - образцы; 5 -
оптические окна; 6 - линейный поляризатор; 7 - циркулярный поляризатор; 9
- соленоид; 10 - датчик поля; 11 - источник света; 12 - полихроматор; 13-
конденсаторная батарея; 14, 15 - мониторы света и поля; 16 - оптический
многоканальный анализатор; 17 - самописец; 18 - генератор импульсов; 19 -
РОП. Стрелками показано направление распространения света. На правой
вставке показаны временные соотношения между импульсом света (1),
стробирующим импульсом (2) и импульсом поля (2)
риментов в воспроизводимых СМП (рис. 4.40). Управляющая система состоит
из генератора первичного импульса и нескольких линий временных задержек,
выходные импульсы с которых запускают тот или иной узел установки. В
качестве источника света используется ксеноновая лампа большой яркости.
Лампа располагается непосредственно под соленоидом, и свет, проходящий
через образец, по волоконным световодам поступает в спектрометр. Вместо
фотопленки, зернистость и спектральная чувствительность которой
ограничивают разрешение аппаратуры, в оптическом многоканальном
анализаторе применены фотоумножители диаметром 10 мкм каждый, причем
каждый горизонтальный ряд умножителей соответствует одному каналу. Общее
число каналов 500. Каждый канал анализатора чувствителен к определенной
спектральной линии (например, для области вблизи v " 15 000 см-1
расстройка смежных каналов Av " 5 см-1) .Данные с каждого из каналов
преобразуются в цифровую форму и заносятся в память анализатора. Мини-
ЭВМ, управляющая анализатором, после каждого цикла выдает данные на
графопостроитель. Линия задержки обеспечивает поступление стробирующего
(''просматривающего") импульса на анализатор, так что регистрация
излучения происходит только в этот промежуток времени.
150
В Осакской лаборатории разработаны также методы исследования паров
щелочных металлов и нагретых жидкостей в импульсных СМП, изучается эффект
