Rozvrh hodin pro letní semestr 2019/2020 je publikován zde
Aktuální stav rezervací Seminární místnosti pro prodloužené zkouškové období LS 19/20 je zde
You are here
Laboratoř optické spektroskopie
OBLASTI VÝZKUMU:
Luminiscenční a absorpční spektroskopie dielektrických materiálů, vývoj luminiscenčních detektorů a scintilátorů pro ionizující záření
Výzkumná činnost laboratoře je soustředěna na optickou diagnostiku objemových a tenkovrstvých dielektrických materiálů. Krystalické a keramické materiály, které jsou zkoumány, jsou vhodné např. k využití v optoelektronice, k výrobě laserů, luminiscenčních detektorů a scintilátorů pro ionizující záření. Cílem našeho výzkumu je objasnění elektronové struktury, tvorby a vlastností bodových poruch a vlastností nečistot ve studovaných materiálech. Výsledky výzkumu jsou vyžívány k optimalizaci růstu krystalů, přípravě keramik a tenkých vrstev a ke kontrole obsahu některých nečistot ve vyráběných materiálech.
Příkladem dosud zkoumaných materiálů jsou: halogenidy jednomocné rtuti, aluminofosfátová skla legovaná Mn, CaWO4, YAlO3 legovaný Yb, čistá a legovaná incipientní feroelektrika, jako např. KTaO3 a SrTiO3 legované Cr, Li, Cu, Mn, dále pak keramika PLZT, tenké vrstvy CNx, BaxSr1-xTiO3 a nanokrystalického diamantu.
Pro potřeby výzkumu byly sestaveny sofistikované aparatury, které umožňují měření fotoluminiscenčních vlastností pevných látek a které jsou vybaveny detektory extrémně nízkých intenzit světla pokrývajících spektrální oblast 300 - 4000 nm. Zařízení plně řízená počítačem poskytují možnost navíc měřit i termoluminiscenci, radioluminiscenci, luminiscenci buzenou rentgenovým zářením a rovněž i optickou absorpci materiálů. Heliové optické kryostaty dovolují provádět měření v teplotní oblasti 4.2 až 450 K.
Laboratoř úzce spolupracuje s pracovišti v zahraničí i tuzemsku, např.: s Fritz-Haber-Institute of the Max-Planck-Society v Berlíně, Technical University v Berlíně a s řadou laboratoří ve Fyzikálním ústavu AV ČR.
EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ:
Laboratoř disponuje dvěma aparaturami ke studiu luminiscence a mikro-Ramanovským spektrometrem pro 3D analýzu Ramanových a luminiscenčních spekter.
Mikro-Ramanovský spektrometr LabRAM HR Evolution se nachází v laboratoři s141 katedry IPL. Přístroj je možné využít pro plně automatizované 3D měření spekter Ramanova rozptylu v rozsahu od 150 do 4000 cm-1 a pro měření emisních spekter luminiscence v rozsahu 330 - 1550 nm. Spektrální rozlišení spektrometru je pro celou uvedenou oblast lepší než 2 cm-1/pixel. Pro excitaci lze využít vlnové délky 325 nm (He-Cd laser), 532 nm (Nd:YAG laser) a 633 nm (He-Ne laser). Součástí zařízení je konfokální mikroskop s prostorovým rozlišením pro vlnovou délku 532 nm lepší než 0,5 um v laterálním směru a lepší než 2 um v axiálním směru.
První luminiscenční aparatura dovoluje měřit spektra luminiscence ve spektrálním oboru 300 - 4000 nm a zároveň i excitační spektra luminiscence buzená světlem vlnových délek od 200 do 800 nm. Toto zařízení umožňuje také měření polarizovaných emisních a excitačních spekter a azimutální závislosti stupně polarizace luminiscence metodou otáčivého krystalu. Druhá aparatura je určena k měření excitačních spekter luminiscence v širokém spektrálním oboru od 200 do 2500 nm. Obě zařízení jsou plně řízena počítači.
Při použití první aparatury je studovaný vzorek upevněn k měděnému držáku optického kryostatu pracujícího s uzavřeným heliovým okruhem. Teplotu vzorku lze spojitě nastavit v rozmezí 10 - 450 K. Luminiscenci lze budit diodově čerpaným laserem (532 nm) nebo světlem vysokotlaké xenonové výbojky monochromatizovaným dvojitým mřížkovým monochromátorem JOBIN YVON H10 DUV. Emise vorků je analyzována pomocí monochromátoru SPM2 (CARL ZEISS) vybaveného mřížkou pro viditelnou část spektra nebo hranoly (křemenný, flintový, NaCl, KBr) pro infračervený obor. Emisní spektra jsou detekována fotonásobiči (s fotokatodou GaAs nebo S-1), které pracují v režimu čítání fotonů, nebo polovodičovými detektory (Ge, PbS, InAs) se synchronní detekcí využívanými v infračerveném oboru spektra. Emisní spektra mohou být též zaznamenávána CCD kamerou při použití mřížkového monochromátoru JOBIN YVON H25.
Druhé luminiscenční zařízení pracuje s lázňovým nebo průtokovým heliovým kryostatem v teplotním oboru 4,2 až 300 K. Excitační světlo vysokotlaké xenonové výbojky je zde monochromatizováno dvojitým hranolovým monochromátorem MM12 (CARL ZEISS). Detektor světla luminiscence využívá synchronní detekci a je umístěn v těsné blízkosti vzorku za interferenčním nebo hranovými filtry. Fotonásobič s fotokatodou GaAs a polovodičové detektory umožňují zaznamenávat excitační spektra luminiscence ležící ve spektrálním oboru 300 - 4000 nm.
Spektrální obory použitelnosti monochromátorů:
Měření excitačních spekter luminiscence:
JOBIN YVON H.10 DUV
Měření luminiscenčních spekter:
SPM 2
Spektrální obory použitelnosti detektorů:
SOFTWARE:
PROJEKTY:
Projekty Laboratoře optické spektroskopie podpořené granty od roku 2002:
PRACOVNÍCI A DOKTORANDI:
Fotografie z laboratoře naleznete zde
Luminiscenční a absorpční spektroskopie dielektrických materiálů, vývoj luminiscenčních detektorů a scintilátorů pro ionizující záření
Výzkumná činnost laboratoře je soustředěna na optickou diagnostiku objemových a tenkovrstvých dielektrických materiálů. Krystalické a keramické materiály, které jsou zkoumány, jsou vhodné např. k využití v optoelektronice, k výrobě laserů, luminiscenčních detektorů a scintilátorů pro ionizující záření. Cílem našeho výzkumu je objasnění elektronové struktury, tvorby a vlastností bodových poruch a vlastností nečistot ve studovaných materiálech. Výsledky výzkumu jsou vyžívány k optimalizaci růstu krystalů, přípravě keramik a tenkých vrstev a ke kontrole obsahu některých nečistot ve vyráběných materiálech.
Příkladem dosud zkoumaných materiálů jsou: halogenidy jednomocné rtuti, aluminofosfátová skla legovaná Mn, CaWO4, YAlO3 legovaný Yb, čistá a legovaná incipientní feroelektrika, jako např. KTaO3 a SrTiO3 legované Cr, Li, Cu, Mn, dále pak keramika PLZT, tenké vrstvy CNx, BaxSr1-xTiO3 a nanokrystalického diamantu.
Pro potřeby výzkumu byly sestaveny sofistikované aparatury, které umožňují měření fotoluminiscenčních vlastností pevných látek a které jsou vybaveny detektory extrémně nízkých intenzit světla pokrývajících spektrální oblast 300 - 4000 nm. Zařízení plně řízená počítačem poskytují možnost navíc měřit i termoluminiscenci, radioluminiscenci, luminiscenci buzenou rentgenovým zářením a rovněž i optickou absorpci materiálů. Heliové optické kryostaty dovolují provádět měření v teplotní oblasti 4.2 až 450 K.
Laboratoř úzce spolupracuje s pracovišti v zahraničí i tuzemsku, např.: s Fritz-Haber-Institute of the Max-Planck-Society v Berlíně, Technical University v Berlíně a s řadou laboratoří ve Fyzikálním ústavu AV ČR.
EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ:
Laboratoř disponuje dvěma aparaturami ke studiu luminiscence a mikro-Ramanovským spektrometrem pro 3D analýzu Ramanových a luminiscenčních spekter.
Mikro-Ramanovský spektrometr LabRAM HR Evolution se nachází v laboratoři s141 katedry IPL. Přístroj je možné využít pro plně automatizované 3D měření spekter Ramanova rozptylu v rozsahu od 150 do 4000 cm-1 a pro měření emisních spekter luminiscence v rozsahu 330 - 1550 nm. Spektrální rozlišení spektrometru je pro celou uvedenou oblast lepší než 2 cm-1/pixel. Pro excitaci lze využít vlnové délky 325 nm (He-Cd laser), 532 nm (Nd:YAG laser) a 633 nm (He-Ne laser). Součástí zařízení je konfokální mikroskop s prostorovým rozlišením pro vlnovou délku 532 nm lepší než 0,5 um v laterálním směru a lepší než 2 um v axiálním směru.
První luminiscenční aparatura dovoluje měřit spektra luminiscence ve spektrálním oboru 300 - 4000 nm a zároveň i excitační spektra luminiscence buzená světlem vlnových délek od 200 do 800 nm. Toto zařízení umožňuje také měření polarizovaných emisních a excitačních spekter a azimutální závislosti stupně polarizace luminiscence metodou otáčivého krystalu. Druhá aparatura je určena k měření excitačních spekter luminiscence v širokém spektrálním oboru od 200 do 2500 nm. Obě zařízení jsou plně řízena počítači.
Při použití první aparatury je studovaný vzorek upevněn k měděnému držáku optického kryostatu pracujícího s uzavřeným heliovým okruhem. Teplotu vzorku lze spojitě nastavit v rozmezí 10 - 450 K. Luminiscenci lze budit diodově čerpaným laserem (532 nm) nebo světlem vysokotlaké xenonové výbojky monochromatizovaným dvojitým mřížkovým monochromátorem JOBIN YVON H10 DUV. Emise vorků je analyzována pomocí monochromátoru SPM2 (CARL ZEISS) vybaveného mřížkou pro viditelnou část spektra nebo hranoly (křemenný, flintový, NaCl, KBr) pro infračervený obor. Emisní spektra jsou detekována fotonásobiči (s fotokatodou GaAs nebo S-1), které pracují v režimu čítání fotonů, nebo polovodičovými detektory (Ge, PbS, InAs) se synchronní detekcí využívanými v infračerveném oboru spektra. Emisní spektra mohou být též zaznamenávána CCD kamerou při použití mřížkového monochromátoru JOBIN YVON H25.
Druhé luminiscenční zařízení pracuje s lázňovým nebo průtokovým heliovým kryostatem v teplotním oboru 4,2 až 300 K. Excitační světlo vysokotlaké xenonové výbojky je zde monochromatizováno dvojitým hranolovým monochromátorem MM12 (CARL ZEISS). Detektor světla luminiscence využívá synchronní detekci a je umístěn v těsné blízkosti vzorku za interferenčním nebo hranovými filtry. Fotonásobič s fotokatodou GaAs a polovodičové detektory umožňují zaznamenávat excitační spektra luminiscence ležící ve spektrálním oboru 300 - 4000 nm.
Spektrální obory použitelnosti monochromátorů:
Měření excitačních spekter luminiscence:
JOBIN YVON H.10 DUV
- 200 - 800 nm
- s křemennými hranoly: 200 - 1000 nm
- se skleněnými hranoly: 360 - 2500 nm
Měření luminiscenčních spekter:
SPM 2
- s mřížkou: 200 - 1000 nm
- s křemenným hranolem: 200 - 3000 nm
- s flintovým hranolem: 360 - 2500 nm
- s hranolem NaCl: 200 - 6000 nm
- s hranolem KBr: 1000 - 25000 nm
- s různými mřížkami: 240 - 3000 nm
Spektrální obory použitelnosti detektorů:
- termoelektricky chlazený fotonásobič s fotokatodou GaAs: 300 - 850 nm
- fotonásobič s fotokatodou S-1 chlazený LN2: 350 - 1150 nm
- detektor Ge chlazený LN2: 800 - 1800 nm
- termoelektricky chlazený detektor PbS: 500 - 3300 nm
- detektor InAs chlazený LN2: 1000 - 4000 nm
- CCD kamera: 210 - 1000 nm
SOFTWARE:
- LUM1 - software pro ovládání aparatury v Laboratoři optické spektroskopie při měření teplotní závislosti emisních a excitačních spekter fotoluminiscence v ultrafialové, viditelné a infračervené oblasti spektra
- TSL1 - software pro řízení aparatury v Laboratoři optické spektroskopie při měření termoluminiscenčních křivek v závislosti na teplotě a vlnové délce ozáření vzorku a závislosti intenzity fotoluminiscence na době, vlnové délce a teplotě osvitu vzorku
- JASH_MES - software pro ovládání aparatury v Laboratoři optické spektroskopie specielně navržené pro měření emisních spekter fotoluminiscence v infračervené oblasti spektra
PROJEKTY:
Projekty Laboratoře optické spektroskopie podpořené granty od roku 2002:
- 2000-2002: GAČR 202/00/1425: Spektroskopie a nové jevy ve vícenásobně dopovaných materiálech skupiny perovskitů.
- 2002-2005: GAČR 202/02/D072: Optická spektroskopie dopovaných feroelektrických tenkých vrstev a krystalů.
- 2002: FRVŠ č. 2124/2002 Termoluminiscence vybraných dielektrických materiálů.
- 2003: FRVŠ č. 2503/2003 Ramanova spektroskopie feroelektrických tenkých vrstev.
- 2003: FRVŠ č. 2504/2003 Optická spektroskopie krystalu Sn2P2S6.
- 2003: IG ČVUT č. 00310314 Optická spektroskopie tenkých vrstev ZnO a ZnO:Li.
- 2004: FRVŠ č. 2098/2004 Optické a materiálové vlastnosti nových tenkovrstvých slunečních článků.
- 2005-2007: GAČR č. 202/05/2233 Tenké vrstvy nanodiamantu: technologie, strukturní a elektronické vlastnosti a bio-sensory.
- 2007: RP MŠMT 16-8a Modernizace praktik z optiky pevných látek.
- 2008-2010: GAČR č. 202/08/1009 Charakterizace a technologie nových perovskitových struktur.
- 2010-2013: SGS ČVUT 2010 OHK4-020/10 Příprava a vlastnosti nových dielektrických a polovodičových materiálů a struktur perspektivních pro aplikace.
- 2010: RP MŠMT 4/7.1 Modernizace přístrojového vybavení výuky na FJFI.
- 2005-2011: Výzkumný záměr č. 6840770021 (Diagnostika materiálů).
PRACOVNÍCI A DOKTORANDI:
- Zaměstnanci: Zdeněk Bryknar, Zdeněk Potůček, K. Aubrechtová
- Doktorandi: K. A. Bartosiewicz
Fotografie z laboratoře naleznete zde