Селективный измеритель токов фотоэлектронного умножителя для спектроскопии магнитного кругового дихроизма в отраженном свете

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлена относительно простая схема селективного измерителя постоянной и переменной компонент полного тока фотоэлектронного умножителя при регистрации спектров магнитного кругового дихроизма в отраженном свете с использованием метода фазовой модуляции световой волны с помощью фотоупругого модулятора. В схеме реализован метод измерения анодного тока фотоумножителя с применением нагрузочного сопротивления RL и буферного предусилителя. Выделение переменной компоненты осуществляется компенсацией постоянной составляющей полного сигнала. Описаны экспериментальные методики, позволяющие определять оптимальную величину RL, для которой в полосе частот порядка 100 кГц влияние входной шунтирующей емкости минимально. Определены основной источник и уровень паразитного фототока, не связанного с падающим монохроматическим излучением. Предложен алгоритм регистрации спектра при смене полярности эффекта кругового дихроизма. Работоспособность и эффективность разработанного измерителя иллюстрируются на примере измерения спектра магнитного кругового дихроизма пленки GaMnAs.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. В. Маркин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, Фрязинский филиал

Email: markin@fireras.su
Russian Federation, Фрязино, Московская обл.

З. Э. Кунькова

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, Фрязинский филиал

Author for correspondence.
Email: markin@fireras.su
Russian Federation, Фрязино, Московская обл.

References

  1. Sato K. // Jpn. J. Appl. Phys. 1981. V. 20. № 12. P. 2403. https://doi.org/10.1143/JJAP.20.2403
  2. Martens J.W.D., Peeters W.L., Nederpel P.Q.J., Erman M. // J. Appl. Phys. 1984. V. 55. № 4. P. 1100. https://doi.org/10.1063/1.333199
  3. Маркин Ю.В., Кунькова З.Э. // ПТЭ. 2023. № 6. С. 74. https://doi.org/10.31857/S0032816223040031
  4. Oakberg T.C., Bryan A.J. // Proc. SPIE. 2002. V. 4819. P. 98. https://doi.org/10.1117/12.450859
  5. Drake A.F. // J. Phys. E: Sci. Instrum. 1986. V. 19. № 3. P. 170. https://doi.org/10.1088/0022-3735/19/3/002
  6. Photomultiplier Tubes. Basics and Applications. Hamamatsu Photonics K.K., Electron Tube Division, 2006.
  7. Greeuw G., Hillen M.W., Köhnke G. H. P. // Rev. Sci. Instrum. 1982. V. 53. № 9. P. 1452. https://doi.org/10.1063/1.1137195
  8. Hädener K., Bergamasco S., Calzaferri G. // Rev. Sci. Instrum. 1988. V. 59. № 9. P. 1924. https://doi.org/10.1063/1.1140052й ссылке
  9. Photomultiplier Tubes. Photomultiplier Tubes and Related Products. Hamamatsu Photonics K.K., Electron Tube Division, 2010.
  10. Van Drent W.P., Suzuki T. // J. Magn. Magn. Mater. 1997. V. 175. № 1-2. P. 53. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(97)00227-8
  11. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970.
  12. Мигдал А.Б. Качественные методы в квантовой теории. М.: Наука, 1975.
  13. Hipps K.W., Crosby G.A. // J. Phys. Chem. 1979. V. 83. № 5. P. 555. https://doi.org/10.1021/j100468a001
  14. Ganў shina E.A., Golik L.L., Kovalev V.I., Kunkova Z.E., Temiryazeva M.P., Danilov Yu.A., Vikhrova O.V., Zvonkov B.N., Rubacheva A.D., Tcherbak P.N., Vinogradov A.N. // Sol. St. Phenomena. 2010. V. 168-169. P. 35. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.168-169.35
  15. Libbrecht K.G., Black E.D., Hirata C.M. // Am. J. Phys. 2003. V. 71. № 11. P. 1208. https://doi.org/10.1119/1.1579497

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the selective meter of constant and alternating components of the FES current at RMCD spectra registration: M1 - AD8675, M2, M4 - AD8672, M3 - OP97; chip supply voltage ±10 V; A - anode of the FES; IPH - anode photocurrent with indication of the direction of flow; CS - total shunt capacitance; K1, K2 - small-size mechanical DIP switches; Input, Output 1 and Output 2 - BNC-VF connectors (sockets); a - scheme of CS capacitance measurement and linear regression of dependence of voltage V at M1 output on frequency f of SR540 modulator in coordinates (V -2, f 2); R* = 1 megohm, C* = CS + 220 pF, dashed line - regression result of data array V(fi), i = 1, ... N, N = 42, represented by light circles; b - scheme of measuring the components V=(λ) (solid curve) and V2 f (λ) (dots) of the full signal from the output M1, caused by the photocurrent flow through the load R* = 20 kOhm. The dependences V=(λ) and V2 f (λ) are normalized to maxima and respectively. The dashed curve is the dependence of the deviation ∆dev(λ). Filament current igl = 9 A, VPMT voltage ≈ -860 V, monochromator input/output slit width dsl = 0.2 mm, modulation frequency f = 228 Hz, phase delay amplitude δ0 = 0.383λ. The dashed curve is the dependence of ∆dev(λ) obtained from the measured spectra V=(λ) and V2 f(λ) at the same values of igl, VPMT, dsl, f, and δ0 using the load R* = 10 kOhm.

Download (297KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Parasitic offset Vs(VPMT) in the absence (solid curve) and presence of illumination of the input window of the FET (dsl = 0. 1 mm) and different values of current igl: 7 A (dashed curve with light dots); 8 A (dashed curve with dark dots); 9 A (dashed curve with triangular symbols); a - dependence of VS offset on dsl width at igl = 8 A and VPMT = -714 V (dots); dashed curve - result of polynomial regression of the data array represented by dots; b - influence of SS-8 light filter location on VS value: directly behind the output slit of the monochromator (dashed curve with dark dots); directly in front of the input window of the FES (solid curve); igl = 8 A, VPMT = -714 V, dsl = 0. 5 mm; c - time drift and noise track of the parasitic offset at igl = 8 A, VPMT = -714 V, dsl = 0.5 mm. The level marked by the dashed line corresponds to arithmetic mean = -8.42 mV (arithmetic mean deviation from this level δVs = 0.02 mV).

Download (222KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Spectral dependences of signal amplitudes VC (λ) (solid curve), V=(λ) (dashed curve), and V2f (λ) (dots) normalized to their maxima , and respectively (due to the smallness of the parasitic offset, Vs ≈ -1.8 mV, the curves V=(λ) and VC (λ) coincided). The dependencies (dashed curve with crosses) and (dashed curve with triangles) are also presented. The filament current igl = 7 A, VPMT voltage = -716 V, width dsl = 0.15 mm, δ0 = 0.383. The inset shows the initial section of the VC (λ), V=(λ), and V2 f (λ) spectra.

Download (161KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. RMCD(λ) spectrum of GaMnAs film. The dots are the dependence of the Vf /VC ratio on wavelength, the solid curve is the result of polynomial regression of the data set represented by the dots. The dashed line separates regions of different RMCD polarity. The greater variation of RMCD signal values in the short-wave region of the spectrum is due to the low intensity of the monochromatic light. The filament current igl = 8.4 A, VPMT voltage = -688 V, width dsl = 0.2 mm, δ0 = 0.293. The AC conversion efficiency |Z~ (f)| 1.3∙106.

Download (82KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences