151750 (733119), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Амплітуду імпульсу негативної люмінесценції можна збільшити. Для цього достатньо збільшити керуючі поля. Стан насичення відповідає ситуації, коли випромінювання кристала в спектральній області міжзонних переходів повністю припиняється. Після закінчення дії імпульсу напруги потужність випромінювання кристала поступово повертається до рівноважного значення. Прикладання наступного електричного імпульсу знову приводить в рух ті ж сили, і все повторюється.

Негативну люмінесценцію вдалося детально вивчити в Німеччині, антимоніді індію, у сполуках типу кадмій-ртуть-телур і багатьох інших напівпровідниках. І хоча на початку шляху київські дослідники працювали в цілковитій самотності, зараз до них приєднуються все нові й нові групи.

Перші повідомлення про спостереження явища за рубежем з'явилися у пресі 1981 року у ФРН — через два роки після першої роботи київських фізиків.

Ще через два роки до цієї тематики приступили японські дослідники і відразу ж розгорнули роботи досить широко. Потім негативною люмінесценцією зайнялися американські дослідники в Берклі в Каліфорнії.

Від фундаментальних досліджень досить швидко вдалося перейти до практичних розробок і навіть до впровадження в практику. Давно з'ясовано: чим сміливіший пошук вчених, тим до неординарніших технічних рішень він приводить. Мірилом фундаментальності досліджень нерідко може служити широта і принципова новизна практичних застосувань. За цими мірками негативна люмінесценція заслуговує найвищої атестації — вона вже заявила про себе багатьма вражаючими рішеннями.

Одними з перших використати спокусливі можливості відкриття взялися в ужгородському об'єднанні «Закарпатприлад». Конструктори безстрашно почали перетворювати фізичну ідею на реальну конструкцію. Тут в СКТБ засобів аналітичної техніки був створений прилад, який можна назвати «лампочкою-навпаки».

Зовні лампочка нібито нічим особливим не відзначається від тисяч варіантів освітлювальних приладів. Прилад як прилад. Та й деталей всього-на-всього: лінзочка, взята в дюралеву оправу, і дві клеми з тилового боку. Якщо заглянути під лінзочку, там теж нічого особливого не побачиш — крихітна пластиночка напівпровідника між двома магнітиками розміром з сірникову голівку. Однак, коли на клеми лампочки подається електричний імпульс, вона перетворюється на... чорну діру, яка перестає випромінювати теплові промені.

Такій «лампочці-навпаки» вже придумано немало застосувань. Конструктори з Ужгорода відразу побачили, що її легко вмонтувати в апаратуру для тонкого газового аналізу, використати для розробки надійних пристроїв, що сигналізують, наприклад, про найменші кількості шкідливих газів у повітрі.

Скажімо, ми збираємось настроїти прилад на уловлювання метану в шахті. Візьмемо для цього випромінювач, який посилає сигнали в ІЧ-діапазоні хвилі тієї довжини, яку краще всього поглинає метан, і розташуємо на деякій відстані від приймача, що приймає ту ж довжину хвилі.

Далі події в шахті розгорнуться так. Поки метану в повітрі немає, приймач спокійно приймає сигнали і мовчить. Але варто з'явитися метану, як приймач відразу ж перестає «бачити» сигнали і сповіщає про появу в шахті газу.

Сигналізація, побудована на цьому принципі, досить оригінальна і дуже надійна. Ніде в світі ніхто нічого подібного ні за конструкцією, ні за можливостями не випускає.

Після створення «лампочки-навпаки» дослідники взялися розробляти і «рефлектор-навпаки», тобто такий прилад, який не обігрівав би, а, навпаки, відкачував теплоту на себе — охолоджував на відстані. На думку, що такий прилад в принципі можливий, наводить досить просте міркування.

Візьмемо, . наприклад, два тіла, між якими немає ніякого обміну, крім випромінення, і помістимо у вакуум, Випромінення призводить до того, що між тілами зрештою установлюється рівновага, (хні температури вирівнюються. Тепер уявімо, що одне з тіл, завдяки негативній люмінесценції, перестало випромінювати, а тільки поглинає промені. Друге тіло, віддаючи тепло через випромінення і нічого не одержуючи натомість, починає охолоджуватись. Ось і виходить, що перше тіло через негативну люмінесценцію працює як антирефлєктор, рефлектор-навпаки, який висмоктує тепло з навколишніх тіл, охолоджує їх на відстані. Виявилось, що, незважаючи на всю свою фантастичність, вона становить неабиякий інтерес для практики, її можна використати для охолодження мініатюрних деталей, елементів електроніки. Такого роду холодильники будуть незамінні там, де не вдається одержати контакт для безпосереднього охолодження, де не можна відкачати тепло в результаті обігу навколо охолоджуваного тіла холодоагента. Тут відкачування буде проводитись на відстані.

Чого слід сподіватися від негативної люмінесценції? Насамперед, згадаємо, що звичайна чи позитивна люмінесценція подарувала приладобудуванню могутній дослідницький метод — люмінесцентний аналіз. Де тільки не зустрінеш сьогодні прилади, побудовані на цьому принципі.

Є серйозні підстави вважати, що у негативної люмінесценції здібності не менші. Вона може, скажімо, прислужитися у дослідженні метрики, тобто квантової структури речовини. Не дивно, що першими намагалися використати можливості нового напряму у себе в лабораторіях самі фізики-експериментатори. З допомогою нового явища київським фізикам вдалося виміряти такі властивості напівпровідників, які ще недавно не піддавались точній кількісній оцінці. Негативна люмінесценція дала змогу визначити найважливіші параметри напівпровідників: час життя і швидкість поверхневої рекомбінації носіїв струму, їхню рухливість і коефіцієнт дифузії. Досить просто, порівняно з існуючими методами, визначається ширина забороненої зони матеріалу, легко простежується залежність цього параметра від зовнішніх факторів: тиску, електричного й магнітного полів тощо.

У зв'язку з тим, що негативна люмінесценція може бути викликана різними зовнішніми причинами: температурою, тиском, магнітним полем тощо, це явище використовується для створення нових датчиків, чи сенсорів, як зараз прийнято говорити. Вже створені оптоелектричні датчики температури, магнітного поля, тиску. Новизна технічних рішень усіх цих приладів не викликає сумнівів — київські фізики одержали авторські свідоцтва, які стверджують їх пріоритет.

«Втім, все це лише початок,— вважає професор В. Малютенко. — Дослідження, які зараз розгортаються в Інституті напівпровідників АН УРСР, дають підстави сподіватися, що будуть знайдені нові ефективні способи збудження негативної люмінесценції у твердих тілах, які різко розширюють сферу її застосування. Немає принципових обмежень на існування цього явища у металах, рідинах. Значний інтерес являють собою дослідження у газах при вивченні спектрів молекул і атомів».

Не виключено, як показують дослідження в різних країнах, що вивчення негативної люмінесценції буде корисним при розшифровці складних і недостатньо вивчених спектрів збуджених станів молекул і молекулярних комплексів. Заділ уже є — американським дослідникам вдалося знайти негативну люмінесценцію при оптичному накачуванні газів С0₂ і N02.

«Виявлення негативної люмінесценції слід чекати при хімічних реакціях,— вважають учені з Інституту напівпровідників АН УРСР.— Воно можливе також у біологічних об'єктах». Не будемо захоплено фантазувати на таку вдячну тему, підказану вченими, краще звернемо увагу на ту обставину, що це явище може зіграти неабияку роль і при дослідженні далекого космосу. Вже знайдені джерела в космосі, температура яких виявилась нижчою від температури реліктового випромінювання. Коли підтвердиться, що це явище пов'язане з негативною люмінесценцією, вдасться одержати відомості про дуже важливі процеси, що відбуваються у Всесвіті, ближче познайомитись з матеріалом, з якого складається міжзоряний простір.

Ось яким каскадом винаходів і нових надій обернулася спроба вчених поставити звичне, давно всім відоме явище «з ніг на голову». Але ж на початку спроба не провіщала ніяких особливих перспектив. Та не минуло й десяти літ після відкриття, як перед технікою відкрились досить заманливі горизонти. Можна назвати немало підприємств, які з інтересом придивляються до нових можливостей. Нічого не скажеш — у відкриття щаслива доля. І все-таки крапку в цій оповіді ставити не можна.

Так, справді, наші вчені володіють сьогодні очевидною перевагою в розробці цієї теми — більша половина всіх публікацій, авторські ідеї належать радянським ученим. Пріоритет радянської науки на цьому напрямі ніким не заперечується. Але все ж темпи, з якими західні лабораторії почали нарощувати дослідження з цих питань в останні роки, інтерес електронних фірм свідчить про те, що лідерство можна легко втратити. Настав час якомога швидше переходити від фундаментальних досліджень до якнайширшого впровадження. Зрозуміло, що силами академічного інституту довести ідею до промислового впровадження.

Характеристики

Список файлов реферата