一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统及测试方法与流程

本发明涉及技术真空紫外光探测器标定技术领域，更具体地，涉及一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统及测试方法。

背景技术：

真空紫外光谱的波长范围为10～200纳米。由于大气的吸收，其只能在真空条件下传播。真空紫外光探测在空间科学、基础科学(包括：高能物理、物理化学、光谱物理等)、电子工业、生物医学、环境保护等领域显示出巨大的应用前景。

在空间科学领域，真空紫外探测是追踪恒星演变以及预报空间天气有效手段之一，尤其是监测太阳风变化的最直接手段。在基础科学领域，vuv作为研究光与原子、分子和凝聚态物质的相互作用的最有效工具，是科学家们探索微观世界的“眼睛”，广泛应用于高能物理、光电子能谱和非线性光学，以及表面与界面物理和化学动力学。在电子工业应用领域，尤其是现代半导体器件的精密制造，高分辨光刻技术(例如193nm和157nm准分子光刻技术，13.5nm极紫外光刻技术)等成为促进vuv探测器发展的最主要驱动力。

近年来，随着科学技术和边缘学科的快速发展，真空紫外光学在空间科学、材料、生物物理和等离子物理等领域越来越现实出巨大的应用前景，空间紫外光学遥感更是成了人类了解自然界的一条重要途径。

随着定量化遥感研究的深入及测量精度的不断提高，需要有紫外一真空紫外波段的高精度标准来标定各类传感器，评估其测量精度、长期稳定性以及数据可比较性。

由于真空紫外探测主要应用于对太阳风暴的动态变化过程进行实时的监控，所以需要探测器件具有迅速的光响应上升和恢复速度；然而现有的同步辐射光源不能实现快速的开关，无法实现对真空紫外光探测器的开关响应检测。因此，需要开发一种可用于真空紫外光探测器的开关响应标定系统，以对真空紫外光探测器进行开关时间响应标定。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统。

本发明的另一目的在于提供利用所述开关响应标定系统进行真空紫外光探测器的开关响应标定方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统，包含193nmarf激光器，真空腔体，示波器或数字源表；所述真空腔体中设有探针台，探针台上设有若干个探针，所述真空腔体上设有可透过193nm光的蓝宝石窗口，arf激光器通过蓝宝石窗口将脉冲提供给探测器；探针台的正负极分别连接数字源表，用于检测探测器的电流变化，或连接示波器，用于检测探测器的电压变化。

本发明所述开光响应定标系统采用所述193nmarf激光器作为光源，输出193nm脉冲，脉冲通过真空腔体上的蓝宝石窗口向探针台上的探测器件提供脉冲光源；用数字源表检测探针平台上的探测器的电流变化，或用示波器通过检测探针平台上探测器件的脉冲电压。通过电流信号或放大的单个脉冲信号读取响应上升时间和衰减时间。

优选地，所述arf193nm激光器的脉冲宽度为10ns且重复频率为50hz。

优选地，所述真空腔体连接有温度控制系统，可实现探针平台的温度，测定真空紫外光探测器在不同温度下的标定。

优选地，所述探针为4个。

优选地，所述真空腔体连接有分子泵。

优选地，所述真空腔体为真空腔体。

本发明上述任一所述的开关响应标定系统进行真空紫外光探测器的开关响应标定的方法，包括如下步骤：将探测器置于探针台中并使探针接触于探测器的正负电极；对于响应较快的器件：在需要对探测器施加偏压的情况下，将探针台与电阻串联，数字源表连接探针台和电阻两端用于提供偏压，探针台的正负极连接示波器用于检测探测器电压变化；在不需要对探测器施加偏压的情况下，将探针台与电阻并联，探针台的正负极连接示波器用于检测探测器电压变化；对于响应较慢的器件：探针台的正负极连接数字源表用于检测探测器电压变化；打开arf激光器电源调整arf激光器参数，将探针台置于合适的位置使得激光能够照射在探测器上；打开激光脉冲，调整数字源表或示波器参数，保存测试结果；通过放大的单个脉冲信号读取响应上升时间和衰减时间，例如对于响应较快的光伏探测器，取响应值从稳态值的10％上升到90％所用的时间为响应上升时间，取响应值从稳态值的90％衰减到10％所用的时间为响应衰减时间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统，能够准确测量真空紫外光探测器的响应时间，对各种类型点的光电探测器的开关响应标定具有普遍适用性，并且可以实现不同温度下的标定，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明真空紫外光探测器的开关响应标定系统示意图。

图2为本发明真空紫外光探测器的开关响应标定系统示意图。

图3为本发明真空紫外光探测器的开关响应标定系统工作原理。

图4为本发明实施例2石墨烯/aln/ganvuv光伏探测器测试示意图和测试结果。

图5为实施例2石墨烯/mggao/sicvuv光伏探测器测试示意图和测试结果。

图6为实施例3多层h-bnvuv光电导探测器测试示意图和测试结果。

图注：1-193nmarf激光器，2-真空腔体，21-探针平台，3-数字源表或示波器，4-温度控制系统。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

本发明实施例中所述193nmarf激光器为gamlaserinc公司的ex5/250miniexcimerlaser，探针台为linkam公司微小探针台thms350ev-pb4，数字源表为keithley2636b。

实施例1

如图1、图2所示，一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统，包含193nmarf激光器1，连接有分子泵的真空腔体2和示波器3；所述arf193nm激光器的脉冲宽度为10ns且重复频率为50hz；所述真空腔体中设有探针台21，探针台上设有4个探针，所述真空腔体上设有可透过193nm光的蓝宝石窗口；探针台的正负极分别连接示波器。arf激光器作为光源，输出193nm脉冲，脉冲通过真空腔体上的蓝宝石窗口向探针台上的探测器件提供脉冲光源；示波器通过检测探针平台上的探测器的脉冲电压。其测试原理如图3所示。

所述真空紫外光探测器的开关响应标定系统工作时，包括如下步骤：

以石墨烯/aln/ganvuv光伏探测器(响应较快的器件)为例：

将探测器置于探针台中并使探针接触于探测器的正负电极；将探针台与0.1mω电阻并联，探针台的正负极连接示波器用于检测探测器电压变化；打开arf激光器电源后开启电脑和相应的控制软件，所述控制软件为arf激光器配套的控制软件，用于控制激光器的软件，包括调整参数，例如激光器功率和频率，以及打开和关闭激光等；将探针台置于合适的位置使得激光能够照射在探测器上；打开激光脉冲，调整示波器参数，保存测试结果；通过放大的单个脉冲信号读取响应上升时间和衰减时间，取响应值从稳态值的10％上升到90％所用的时间为响应上升时间，取响应值从稳态值的90％衰减到10％所用的时间为响应衰减时间。

测量示意图如图4a，示波器所显示的信号如图4b，放大的单个脉冲信号如图4c，所读取的响应上升时间为80ns，响应衰减时间为0.4ms。

实施例2

一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统，与实施例1相同，其测试方法以石墨烯/mggao/sicvuv光伏探测器为例：

将探测器置于探针台中并使探针接触于探测器的正负电极；将探针台与0.1mω电阻并联，探针台的正负极连接示波器用于检测探测器电压变化；打开arf激光器电源后开启电脑和相应的控制软件，所述控制软件为arf激光器配套的控制软件，用于控制激光器的软件，包括调整参数，例如激光器功率和频率，以及打开和关闭激光等；将探针台置于合适的位置使得激光能够照射在探测器上；打开激光脉冲，调整示波器参数，保存测试结果；通过放大的单个脉冲信号读取响应上升时间和衰减时间，取响应值从稳态值的10％上升到90％所用的时间为响应上升时间，取响应值从稳态值的90％衰减到10％所用的时间为响应衰减时间。

测量示意图如图5a，示波器所显示的信号如图5b，放大的单个脉冲信号如图5c，所读取的响应上升时间为1.94μs，响应衰减时间为0.6ms。

实施例3

一种真空紫外光探测器的开关响应标定系统，包含193nmarf激光器1，连接有分子泵的真空腔体2和数字源表3；所述arf193nm激光器的脉冲宽度为10ns且重复频率为50hz；所述真空腔体中设置探针台21，探针台上设有4个探针，所述真空腔体上设有可透过193nm光的蓝宝石窗口；探针台的正负极分别连接数字源表。arf激光器作为光源，输出193nm脉冲，脉冲通过真空腔体上的蓝宝石窗口向探针台上的探测器件提供脉冲光源；数字源表通过检测探针平台上的探测器的脉冲电流。同时，所述真空腔体2连接有温度控制系统4，可以随意调控真空腔体的温度变化。

所述真空紫外光探测器的开关响应标定系统工作时，包括如下步骤：

以多层h-bnvuv光电导探测器(响应较慢的器件)为例：

将探测器置于探针台中并使探针接触于探测器的正负电极；探针台的正负极连接数字源表用于施加偏压并检测探测器电流变化；打开arf激光器电源后开启电脑和相应的控制软件，所述控制软件为arf激光器的配套控制软件，用于控制激光器的软件，包括调整参数，例如激光器功率和频率，以及打开和关闭激光等；将探针台置于合适的位置使得激光能够照射在探测器上；打开激光脉冲，通过数字源表给探测器施加偏压(9v，13v，17v，21v，25v)，同时通过温度控制系统调整真空腔体温度(80k，180k，280k，380k，480k，580k)，保存测试结果；通过脉冲电流信号读取响应上升时间和衰减时间。取响应值从稳态值的0％上升到63％所用的时间为响应上升时间，取响应值从稳态值的100％衰减到37％所用的时间为响应衰减时间。

测试示意图如图6a，不同偏压下脉冲响应电流如图6b，从图6b中所读取的不同偏压下的响应上升时间和响应衰减时间如图6c，不同温度下的脉冲响应电流如图6d。

上述结果表明，本发明真空紫外光探测器的开关响应标定系统，能够准确测量真空紫外光探测器的响应时间，对各种类型点的光电探测器的开关响应标定具有普遍适用性，并且可以实现不同温度下的标定，操作简单方便，具有较大的应用前景。