Диссертация (1104273), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Для уменьшения размеров такой зонылазерный пучок заводился с помощью поворотной призмы (не показана на рисунке), котораямонтировалась вертикально (перпендикулярно площади рисунка). Это позволило существенноуменьшить угловые размеры «мертвой зоны» до 10 градусов.RРис. 2.17. Схема установки для измерения широкоугольного пространственногораспределения мощности лазерного излучения рассеянного в заднюю полусферу: S образец, θ - угол между направлением регистрации и нормалью к образцу. Штрихованнойобластью обозначена «мертвая зона» с угловым размером около 10о, измерения в которойне проводилось.Процесс числовой реконструкции индикатрис рассеяния заключался в сочетании кадров,зарегистрированных ПЗС камерой для соответствующих угловых положений плеча гониометра,и получении среза распределения интенсивности в горизонтальной плоскости.
Разрешениематрицы ПЗС камеры, используемой в исследованиях, составляло 659x494 точек.2.2.3. Измерения спонтанного комбинационного рассеяния светаСигнал КРС измерялся при возбуждении непрерывным излучением лазера Nd:YAG сдлиной волны 1064 нм (мощность излучения варьировалась от 50 до 250 мВт, диаметр пятнабыл 2 мм) в геометрии обратного рассеяния на приставке комбинационного рассеяния светаFRA-106 ИК фурье спектрометра Bruker IFS 66v/S (рис.
2.18). Рассеянное излучение проходилочерез специальный фильтр с узкой полосой отражения (нотч-фильтр). Для измеренияполяризационных зависимостей образец размещался под углом 45о по отношению к падающемуизлучению, а с помощью полуволновой пластинки, находящейся перед образцом, изменяласьплоскость поляризации падающего излучения. Анализатор оставался неподвижным и имелp-поляризацию. Угол равный 00 на поляризационных графиках относится к s-поляризации55падающего излучения.Рис. 2.18. Схема измерения инфракрасной ФЛ и КРС света.Кроме того, для регистрации спектров КРС в диапазоне 100–1000 см−1 с разрешением1 см−1 использовался спектрометр LabRam Horiba Jobin Yvon HR800 при возбуждении He–Ne(633 нм) и Ar (488 нм) лазерами. Чтобы проконтролировать отсутствие нагрева образца,измерения производились с использованием ослабляющих фильтров 0.3, 0.6 и 1 дб.2.2.4.
Спектроскопия когерентного антистоксова рассеяния светаДля измерения КАРС использовалась лазерная система, созданная на основе задающегогенератора на кристалле Nd:YVO4 с диодной накачкой и синхронизацией мод с многопроходнымусилителем на кристалле Nd:YVO4, генерирующим лазерные импульсы длительностью 8 пс сэнергией 2 мкДж на длине волны 1064 нм и с частотой следования около 1 МГц.
Часть основногоизлучения, отведённого с помощью полуволновой пластинки и поляризационного светоделителя,использовалась для генерации широкополосного, смещённого в красную область спектраконтинуума в одномодовом оптическом волокне, легированном GeO2. Широкополосныйконтинуум излучения с выхода оптоволокна коллимировался и через дихроичный светоделителькомбинировался с остаточным излучением на длине волны 1064 нм, задержанным по времени.Оба импульса затем фокусировались на образец с помощью асферической линзы с фокуснымрасстоянием 16 мм. В проводимом эксперименте широкополосный сигнал КАРС генерировалсяна частоте 2ω – ωконт, где ω - частота излучения Nd:YVO4 лазера, а ωконт - частота излученияконтинуума. Сигнал КАРС в спектральном диапазоне от 800 нм до 1050 нм собирался в56геометрии обратного рассеяния той же линзой, спектрально разделяясь от падающего излученияс помощью дихроичного фильтра пропускающий излучение с λ > 1050 нм и направлялся наспектрометр (TRIAX-550; Horiba Jobin-Yvon), оснащенного многоканальной ПЗС камерой (iDus;Andor Technology, Inc.).
Полученные спектры КАРС нормировались на спектры КАРСстеклянной пластины. Поскольку сигнал КАРС от стеклянной пластины генерируется в основномза счет нерезонансного параметрического взаимодействия, эта нормализация позволила намучесть точный спектральный профиль интенсивности широкополосного континуума.2.2.5. Измерения кросс-корреляционной функцииИзмерение кросскорреляционной функции происходило с помощью интерферометраМайкельсона при возбуждении квазинепрерывным Cr:форстеритовым лазером на длинах волн625 и 1250 нм (рис. 2.19.). В качестве подвижного зеркала использовалось зеркало сканирующегоавтокоррелятораAVESTAAA-10DD.Вэкспериментерегистрировалсясигнал,пропорциональный кросс-корреляционной функции:(2.2)где ΔT - период следования лазерных импульсов, значительно превышающий длительностьимпульса,и– соответственно напряжённости электрического поля падающей и рассеяннойобразцом волн.231ω, 2ω4ω52ω67Рис. 2.19. Схема измерения кросскорреляционной функции с помощью интерферометраМайкельсона.
1 - светоделительная пластина, 2 - образец, 3 - подвижное зеркало, 4 - линза, 5 дихроичный фильтр, 6 - фотоприёмник, 7 - ИК фотодиод.572.2.6. Исследование процессов генерации третьей гармоникиИзмерения сигнала ТГ проводились в геометрии «на отражение» при угле падения 450.Возбуждение осуществлялось излучением квазинепрерывного Cr:форстеритового лазера надлине волны 1250 нм (длительность импульсов 80 фс, средняя мощность 150 мВт, частотаследования импульсов 80 МГц).
Лазерное излучение было линейно поляризовано ифокусировалось на образец с помощью короткофокусной линзы (длина фокуса составляла7,5 мм), в то время как сигнал ТГ собирался с помощью линзы с длиной фокуса 15 мм и числовойапертурой (numerical aperture) равной 0,6. Фильтры KG3 и ФС-1 использовались для выделениясигнала ТГ на длине волны 417 нм. Для регистрации использовался счётчик фотонов H7421фирмы Hamamatsu. Для получения поляризационных зависимостей генерации ТГ использовалосьодновременное вращение полуволновой пластинки, расположенной перед образцом, ианализатора (призма Глана-Тейлора) после образца.2.2.7. Измерение спектров и кинетик фотолюминесценцииДля измерения спектров межзонной ФЛ кремниевых нанонитей в процессе роста (in-situ)спользовалось возбуждение азотным лазером с длиной волны 337 нм.
Регистрация сигнала ФЛосуществлялась с помощью кремниевого фотодиода с усилителем (рис. 2.20).Рис. 2.20. Схема измерения инфракрасной ФЛ in-situ.Инфракрасная ФЛ полученных слоев КНН измерялась при возбуждении непрерывнымизлучением лазера Nd:YAG на длине волны 1064 нм (мощность излучения варьировалась от 50до 250 мВт, диаметр пятна был 2 мм) в геометрии обратного рассеяния на приставкекомбинационного рассеяния света FRA-106 ИК фурье спектрометра фирмы Bruker IFS 66v/S.ФЛ в диапазоне 500-1000 нм от образцов КНН возбуждалась излучением аргоновоголазера Spectra Physics 2065-5S с длиной волны 364 нм и аргонового лазера Laser2000 с длинойволны 488 нм. Регистрация спектров ФЛ проводилась на монохроматоре SOLAR TII с ПЗСкамерой, работающей в диапазоне от 300 до 1100 нм (рис.
2.21).58Рис. 2.21. Схема измерения ФЛ в видимом диапазоне спектра.Регистрация кинетик видимой ФЛ осуществлялась с помощью фотоэлектронногоумножителя Hamamatsu с спектральном диапазоне от 200 до 850 нм, который использовалсявместе с монохроматором МДР-12-1, при возбуждении эксимерным лазером CL5000 на смесиKrF с длиной волны 248 нм и длительностью импульса 20 нс.Измерение спектров возбуждения ФЛ проводилось с помощью спектрометра LS55 фирмыPerkin Elmer. Источником излучения служила газоразрядная лампа. С помощью первогомонохроматора выбиралась длина возбуждающего излучения, которое попадало на образец.Излучение от образца шло на второй монохроматор и затем на детектор. Также спектрометр былоснащён набором светофильтров и поляризаторов, с помощью которых можно былокорректировать возбуждающее и отражённое излучения, избегая влияния вторых порядковдифракции.
Для измерения спектров возбуждения ФЛ фиксировалась длина волны на второммонохроматоре и прописывался спектр возбуждения в интервале от 250 до 600 нм.2.2.8. Исследование фотолюминесцентных свойств кремниевых нанонитей, введённых вкультуру раковых клетокИсследование проводилось на раковых клетках CF2Th (клетки тимоцита собаки), которыебыли подкрашены зеленым флуоресцентным белком (GFP). Перед введением в клетки образцыКНН были стерилизованы облучением ультрафиолетовой лампой в течение 1 ч, механическиотделены от подложки, помещены в питательную среду DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle’smedium) и измельчены в ультразвуковой ванне в течение 2-х часов.За 30 часов до исследования фотолюминесценции к клеткам CF2Th был добавлениндуктор RSL-1, который вызвал синтез GFP.
Длина волны фотолюминесценции GFP 525 нм.Через пять часов после добавления индуктора к клетками добавлялись суспензии исследуемыхКНН. За 30 минут до начала эксперимента к клеткам были добавлены 5 мг Hoechst (краситель)для подкрашивания ядер клеток. Длина волны фотолюминесценции Hoechst 460 нм. Наблюдениепроизводилось с помощью конфокального микроскопа Leica TCS SP5 при одновременномвозбуждении лазерными источниками с длинами волн 488 и 633 нм.593. Экспериментальные результаты и их обсуждение3.1. Линейные оптические свойства кремниевых нанонитей3.1.1. Спектры зеркального отражения и пропускания кремниевых нанонитей в ближнеми среднем инфракрасном диапазонахСпектр зеркального отражения в ближнем и среднем ИК диапазонах ансамблей КННсерии Е2 с длиной 2,5 мкм представлен на рис.
3.1.Длина волны, мкм1052,53,3Коэффициент зеркальногоотражения, %2521,671,4L = 2,5 мкм2015105010002000300040005000Волновое число, см60007000-1Рис. 3.1. Спектр зеркального отражения в ближнем и среднем ИК диапазонах ансамблей КННсерии Е2.На спектре рис. 3.1 присутствует осцилляция, которая объясняется интерференциейсвета, отраженного от поверхности слоя КНН и границы КНН-подложка c-Si.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
