Регистрация люминесценции кремниевых пластин

Лидия Кашуро
 - От же недопесок мой снова лезет на рожон. В предыдущей конторе уже заявил о достижении, а оно мифическое-выперли Ну и тут опять ляпнул, что установка есть и показывает как надо!
       Начало эпопеи было положено этими словами. 
     - М-дя. Бывает....
       А так отреагировал Джоуль. Это прозвище, не пугайтесь. Исторических персонажей я не воскрешаю. Может быть, пока...не воскрешаю...
     Здесь в этом месте была вызвана я. В кабинет. И на листке бумаги формата А4 Папа недопеска изобразил что-то вроде структурной схемы.В камеру, сотворенную из кофейной банки через отверстие попадает ультрафиолет от лампы, падает на закрепленный образец кремниевой пластины. В отверстии установлен фильтр, проще говоря, стеклышко, чтобы из широкой полосы ультрафиолета "вырезать" только определенную длину волны, что-то в районе 250 нано метров.
Будь пластина чистая на этом все и закончится. А если замацана кем-то или в процессе обработки испачкана органическими остатками, то после облучения ультрафиолетом на нужной длине волны - во всю люминесцировать будет.
    Далее установлен фотоэлектронный умножитель, который всю эту люминесценцию, то есть фотоны, заловит и приумножит и увидим мы вырвавшиеся из него уже не фотоны,а электроны с помощью осциллографа.
    Все что нам останется - заметить закономерность на экране осциллографа. Ибо по мысли конструктора органическое загрязнение на кремниевой пластине люминесцировать будет, а чистая будет "молчать"
   Закон Стокса мне помянули, мол, если от ультрафиолетовой лампы на образец будет падать волны родимые 250 нано метров, то ответное излучение будет отличаться меньшей длиной волны - часть энергии возбуждающего излучения трансформируется во внутреннюю энергию люминесцирующего тела.
   Личное мое участие выразилось в вопросе "Уверены, что Стокс тут "работает"?"
Мне вспоминалось, что во-первых, есть какие-то вещества, на которых "Стокс отдыхает", во-вторых, органика она гадость такая слоистая и светящийся соседний слой может "съедать" свечение другого.
   Папа недопеска вначале было засопротивлялся. Стокс нерушим! Или это было что-то другое кроме сопротивления, но только он позвонил давнему товарищу своему и стал интересоваться, что у него лет 20 назад происходило в подобной установке, правда, при освещении не кремния, а стекол. Даже еще точнее - глазури на плитках керамических.
   Товарищ уточнял, что не 250 нано метров, а 560, а после облучения светом этой длины волны образец плитки светился на 380 или где-то рядом. И что недопеску он уже это объяснял.
   - Ну теперь мне объяснил, что страшного? А вообще, зашел бы днями. С материалами по этой теме и себя бы занес, разъяснил. Всегда лучше кроме текста еще и автора непосредственно...иметь...под рукой. Хи-хи...
   Товарищ пояснял что-то про здоровье, что надо бы восстановиться. Тогда уж точно!
   Люблю такие задания. В стиле "иди не знамо куда и ищи не знамо чего"
   - Именно это и есть наука! - подмигнул Шеф, он же Папа недопеска.
   Солидарна. Терра инкогнито. Вот уж, где никто не ступал!
   Спустя пару минут Джоуль смотрел в этот листок А4:
   - Не, прекрасно бы себя чувствовал, посещая французские старинные замки. Я их раньше не видел и весь мой микрорайон не видел, значит, терра инкогнито! А это...да, точно, "иди куда не понятно, ищи чего не знаешь". И при этом испытывай оргазмическое удовольствие? Мазохизм сплошной.
   Он глянул на показания осциллогафа, посидел молча за столом и на другом листке А4 изобразил формулой, что убедим мы его в наличии постсвечения кремниевой пластины, если только "махры" шумов будут раза хоть в 2 меньше, чем какой-нибудь информативный сигнал. Ладно, хоть какой-то сигнал...
   Поднявшись с места, чтобы поднести мне испещренный лист, Джоуль по мере движения ко мне стал вспоминать:
    - Делаете Вы с Шефом все это как дети. Мне прям школа вспоминается. КОгда сосед по парте, используя линейку, минимальная цена деления у которой 1 мм, замерил на лабораторной по физике что-то и получилось у него 12,135 см.
Как это? Вернее я понимаю, что на глазок это можно, особенно когда глазок молодой да зоркий и главное, когда по молодости доверяешь глазку своему...
Но прибор то - не его глазок даден, а дадена линейка, у которой хоть сдохни хоть тресни - минимальная цена деления 1 мм. Все! 12,1 см и никак иначе, если только не 12,0 или 12,2. Или переколибруйте измерительный прибор. Берете линеечку и другой линеечкой замечаете линии, чтобы они 1 мм ровно пополам делили и так далее...Тогда, милости просим, измерять хоть 1,255 см.
    А я продолжала освещать образцы дуговой дейтериевой спектральной лампой и глядеть одновременно при этом что прет в другое отверстие. Прет, усиливается в фотоумножителе и фиксируется на экране осциллографа. Вернее, считая что прут сначала на пластину фотоны ультрафиолетового сплошного спектра ДДС-30, а на осциллограф уже электроны, искала я есть ли закономерность в изображениях на осциллографе. Все образцы давали картинки с одной стороны похожие своими гигантскими шумами, с другой стороны не похожие на какую-то закономерность в математике. Моей задачей как раз то и было - порыться в литературе и сличить показания от разных образцов со справочником кривых.
     Информативными, к сожалению, могли быть разве что шумы. Казалось тогда, что чистые от органических загрязнений кремниевые пластины будут шуметь незначительно, зато грязные - заметно. Увы, не все сказки ложь, но и правдой их не назовешь.
    - Э, ребят, погодите! Не в одной банке же надо ...Сначала облучаете образец минуты 3 лампой, потом помещаете ее люминисцировать в другую банку, если вам так угодно...
    Так начал свое повествование Товарищ Шефа, по совместительству научный руководитель недопеска.
    - Вот вам принес статьи, те что вышло когда-то по моим экспериментам с облучением фритты. В курсе что такое фритта?
    И дальше он задолдонил по учебнику, отчего сразу потянуло спать. Он вообще говорил в таких нудных интонациях, что одолевала грусть, тоска, объединяющиеся в итоге в пессимистичные картины, про то какая же скучная наука химия.
    - Фритты – это свинцовые и бессвинцовые порошковые смеси силикатов или боросиликатов.Основная область применения - изготовление глазурей для майолики, фаянса, использование как покрытия для керамической плитки с целью придания ей декоративного вида.
    Бедная химия, если бы я знала в тот  момент, что Товарищ Шефа вовсе и не химик, а к.-т.-н. То бишь нормальный себе технарь, страдающий гипертонией и думающий о здоровье куда чаще, чем о порошковых смесях силикатов....
    - Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главные химические элементы, входящие в состав силикатов Si, O, Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Mn, Ca, Na, K, а также Li, B, Be, Zr, Ti, F, H, в виде (OH); или H2O и другие. Общее количество минеральных видов силикатов что-то около 800. По распространённости на их долю приходится больше чем 90 процентов минералов литосферы. Силикаты и алюмосиликаты...они - породообразующие минералы. Из них основная масса горных пород: полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки, пироксены, оливин и дальше не помню. Самыми распространёнными являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц процентов 10 от всех минералов. И вот они все люминесцируют. В статье про воздействие ультрафиолетового излучения на фритту керамической глазури - это прямо название у статьи даже такое - мы как раз это и доказали на установке, подобной вашей. Только у нас не ДДС лампа, а ртутная была и фотоумножитель какой-то помоложе был.Статьи есть и другие, при желании вашем я принесу и если помянете их в списке литературы буду очень рад. 
     На "статьи - в студию!" я, разумеется, согласилась. Телефонами с Товарищем Шефа обменялась. Однако ж и его статьи, просмотренные позднее, и манеры как будто говорили - "скользко всё и скользки все"... Товарищ этот все упирал на наличие у кремниевых пластин в составе после техобработки окисла кремния, который когда-то был и в люминесцировавшей фритте. Так и хотелось спросить "И шо?"
    - Неужто приврал Товарищ мой в статье то? Про свечение фритты в ультрафиолете, - вопрошал Шеф, разглядывая снимки осциллограмм, которые я сохраняла на флешке....
    Я улыбалась слегка и ответа не давала, он отвечал себе сам...
   - Вроде и я с ними был в команде тогда? Молодой ничего не понимал, выходит так? Ну, получается...Вот же приятно поговорить с умным человеком,а?
   Все что я могла на тот момент предложить - привести оборудование в соответствие с классикой. Взяла я и нашла через гугл "Основы аналитической химии" под редакцией Золотова. Где все про методы изучения кинетики люминесценции расписано. Четко, еще по-советски...
   А написано там было так, на странице 102.
   "Для изучения кинетики люминесценции используют импульсные и фазово-модуляционные методы.
   В импульсных методах люминесценция возбуждается одиночным или периодически повторяемым импульсом света. При этом требуется импульсный источник света с достаточно крутым задним фронтом светового импульса и система регистрации с малой постоянной времени.
    В фазовом и модуляционном методах возбуждение люминесценции производится непрерывным источником света, интенсивность которого промодулирована некоторой частотой, и регистрируется фаза или глубина модуляции испускаемого излучения"
    - О, а еще ж тут про регистрацию методом счета фотонов сказано, а есть у нас плата, парнишкой одним скроена - как раз считает количество влетевших!
   И Шеф принялся звонить Леше. А мне тут же подумалось, что вот почему я коллегу Славика, второй месяц Лешей кличу - чуйка!
   Итак, в плату для "розжига" дуговой дейтериевой лампы мы успешно впаяли оптрон, подключили к плате генератор прямоугольных импульсов и стала наша ДДС-30 сразу после розжига давать вспышки на той частоте, которую мы задавали на генераторе. На выход фотоумножителя подключили плату Леши и в прилагаемой к ней программе стали получать графики - количество зарегестрированных электронов во времени.
   Только вот люминесцировать образцы полупроводниковых пластин с завода не желали. Люминесцировал, освещенный ультрафиолетом  светодиод от Славы - это да. Лист с клена. Люминал в банке. А пластины - дулюшки.
   Осветили другим источником ультрафиолета с длиной волны около 400 нано метров. И? И опять. Светодиод, лист клена, люминал в банке, правда, уже не так заметно...
А пластины снова - никак!
   Происходящее стало мне напоминать занятия у преподавательницы английского языка в магистратуре. Она совершенно не могла понять что за человек перед ней, а просто наобум предлагала всем свои услуги по переводу английских статей, дальше - как получится. Она называла это "жизнь покажет".  И таким макаром действуя, она вынужденно просиживала на занятиях и в кабинете с утра до ночи. Между тем, ученики, не имея ни толики благодарности, уходили по-английски.
Не знала Англичанка продолжения этой поговорки. "Жизнь покажет, но пройдет"...
    "Сколько намоешь грязи через сито, прежде чем найдешь жемчужину!" - вздыхала по этому поводу она, однако ни стратегии ни тактики поменять не могла.
    Да, понимание происходящего, знание теорий и возможностей их применения, опыт работы разным теоретическим инструментарием - то, чего явно не доставало мне для создания жизнеспособной установки. Намытые горы грязи и никаких жемчужин.