BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ỨNG DỤNG LASER TRONG Y HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN VẬT LÝ KỸ THUẬT Y SINH -o0o - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ỨNG DỤNG LASER TRONG Y HỌC NHÓM - LỚP L02 - HK 212 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Trần Anh Tú Họ Và Tên MSSV Nguyễn Trung Kiên 1913858 Dương Hữu Tài 1914992 Tưởng Thọ Hiếu 1913369 Trần Phú Vinh 1915951 Hà Minh Tân 1915044 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2022 MỤC LỤC BÀI 1: KHẢO SÁT NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC, CẤU TRÚC CỦA LASER KHÍ NGUYÊN TỬ HE-NE LÀM VIỆC Ở BƯỚC SÓNG 632,8 NM 1.1 Nguyên tắc hoạt động laser khí nguyên tử He-Ne Sơ đồ mức lượng laser khí He-Ne trình bày hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ mức lượng laser He-Ne Các mức 23s’ 21s’ He siêu bền gần với mức 2s’ 3s’ Ne Quá trình hình thành đảo lộn mật độ phân bố hạt hai mức lượng để tạo hiệu ứng laser sau:  Quá trình thứ nhất: Va chạm điện tử với nguyên tử He, kết đưa nguyên tử He từ mức 11s lên mức siêu bền 23s’ 21s’ Đây loại va chạm không đàn hồi loại E + He => He* + e He He* - nguyên tử He trạng thái kích thích tương ứng  Quá trình thứ hai: Va chạm nguyên tử He* mức kích thích 3s’ 21s’ với nguyên tử Ne mức đưa nguyên tử Ne lên mức kích thích 2s 3s Đây loại va chạm không đàn hồi loại He* + Ne => Ne* + He ± ΔE He* Ne*: nguyên tử trạng thái kích thích He Ne: nguyên tử trạng thái Δ E: biến đổi nội hệ Các mức lượng 2s 3s nguyên tử Ne trở thành mức laser Theo quy tắc chọn lọc, dịch chuyển từ mức lượng 2s 3s sang mức 2p 3p cho phép Ngoài ra, thời gian sống hạt mức s’ vào khoảng 100 ns lớn bậc so với thời gian sống hạt mức p (khoảng 10 ns) Như vậy, trường hợp thỏa mãn điều kiện để tạo hiệu ứng laser Laser He-Ne phát dựa dịch chuyển a, b, c sau Dịch chuyển mạnh dịch chuyển a từ mức 3s nhóm 3s sang mức 3p4 nhóm 3p cho bước sóng λ=3,39 µm Trong số dịch chuyển loại b, dịch chuyển mạnh 3s -> 3p4 cho bước sóng λ=0,6328 µm, thơng dụng laser He-Ne Dịch chuyển loại c: 2s2 -> 2p4 cho bước sóng 1,15µm Tùy theo hai gương buồng cộng hưởng có hệ số phản xạ cực đại với bước sóng mà laser làm việc dịch chuyển a, b hay c Để tạo hệ số phản xạ cao bước sóng riêng biệt, người ta phải dùng gương điện mơi nhiều lớp 1.1.1 Cấu tạo laser khí nguyên tử He-Ne Hình 1.2 Cấu tạo laser khí ngun tử He-Ne  Nguyên lý buồng cộng hưởng Fabry – Perot Buồng cộng hưởng quang học Fabry-Perot hai hệ gương phẳng đặt song song, gương phản xạ tồn phần, gương bán phản xạ Trong buồng cộng hưởng chùm sáng sau nhiều lần phản xạ khuếch đại lên truyền phần qua gương bán phản xạ Các sóng ánh sáng lan truyền dọc theo trục buồng cộng hưởng qua môi trường hoạt chất nhiều khuếch đại mạnh Nó định cơng suất phát thực laser có tính định hướng cao Các sóng phản xạ qua gương nhiều lần mà bảo toàn pha, đồng thời sóng xạ kích thích có tần số pha, tính phân cực giống ánh sáng kích thích nên xạ xạ kết hợp Nhờ buồng cộng hưởng thực phương pháp chọn lọc dao động khác để thu xạ dải phổ hẹp, gần hoàn toàn đơn sắc Có thể nói rằng: buồng cộng hưởng quang học đóng vai trị định việc hình thành tính chất tia laser Tần số cộng hưởng: fq = q ( c /2L ) Khoảng cách tần số cộng hưởng: fq + - fq = c/ 2L Năng lượng xạ Các bước sóng cộng hưởng: L = q λ/2 Trong đó: L: khoảng cách hai gương q: số nguyên gọi bậc mode λ: bước sóng mode phép Khoảng cách mode q + - q = 2/2L  Nguyên lý mạch nhân áp Sự kích thích nguyên tử Neon lên mức laser bắt nguồn từ phóng điện Trong hoạt động ổn định, phóng điện truyền dịng điện vài miliampe qua chất khí điện áp khoảng 1-8 kilovolt Các electron q trình phóng điện va chạm với nguyên tử Heli Neon nâng chúng lên mức lượng kích thích Hầu hết kích thích nhận nguyên tử Helium dồi hơn, chúng dễ dàng chuyển lượng kích thích chúng sang nguyên tử Nneon Điều tạo Neon điều kiện nghịch đảo dân số Các khối nguồn cho laser heli-neon nhỏ điển hình thể Hình 1.3 Điện áp đầu vào tăng lên máy biến áp Mạch kích từ cao áp cung cấp xung điện áp phá vỡ chất khí bắt đầu phóng điện qua Hình 1.3 Sơ đồ khối cung cấp điện cho laser Heli-Neon Hình 1.4 cho thấy sơ đồ nguồn cung cấp lượng laser He-Ne Hình 1.4 Nguồn cung cấp cho laser Helium – Neon Khi đóng cơng tắc nguồn, dịng điện xoay chiều 220V chạy qua máy biến áp (T1) bậc lên tạo điện áp đầu xoay chiều khoảng 1kV Sau qua mạch chỉnh lưu-bộ lưỡng điện áp để biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều xấp xỉ 2kV Điện áp khơng đủ giá trị để ion hóa ống, trì dịng điện bắt đầu Từ điện áp chiều 2kV vào mạch nhân ấp Mạch nhân áp gồm tụ: C3, C4, C5, C6 diode D3, D4, D5, D6 có tác dụng kích điện áp từ 2kV lên khoảng kV (mỗi tụ chứa 2kV) Khi đạt đến điện áp đánh thủng, ống ion hóa điốt mạch dẫn dòng điện Sự chênh lệch điện áp mạch khởi động gần không điện áp nguồn cung cấp chạy chuyển đến ống điện trở chấn lưu Giá trị điện trở chấn lưu phụ thuộc vào mức độ dòng điện giới hạn Nếu sử dụng mạch với ống có vùng điện trở âm, giá trị điện trở ballast (R1) 300kΩ dẫn đến giảm điện áp điện trở ballast ống laze 1.1.2 Cấu trúc laser khí ngun tử He-Ne Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc ống phóng điện Trong đó: Hình a: phóng điện xoay chiều Hình b: phóng điện chiều Hình c: cấu trúc ống phóng điện  Loại phóng điện laser khí ngun tử: Có loại phóng điện liên tục sử dụng là:  Phóng điện hồ quang thường sử dụng laser ion  Phóng điện phát sáng thường dùng laser nguyên tử phân tử Phóng điện hồ quang phóng điện có dịng lớn, nhiệt độ cao với tỷ lệ ion hóa nhỏ, nhiệt độ thấp với tỷ lệ ion hóa tương đối thấp Sự phóng điện liên tục phân làm hai loại: phóng điện kích thích xoay chiều (AC) phóng điện kích thích chiều (DC) Phóng điện xoay chiều kích thích dịng xoay chiều tần số từ 10 đến 50 MHz với điện cực nằm ống phóng điện ( hình 1.3 a) Phóng điện chiều kích thích trực tiếp dịng chiều với điện cực nằm ống phóng điện ( hình 1.3 b) Về cấu trúc ống phóng điện, đa số loại laser khí có dạng hình 1.3 c Đây cấu trúc điển hình laser khí làm việc chế độ liên tục Cả hai cửa sổ ống phóng điện đặt góc Brewster Khi tia laser phân cực mặt phẳng hình khơng có mát cửa sổ Thường người ta khơng dùng gương phẳng laser khí mà dùng gương cầu tạo nên buồng cộng hưởng bền  Đường kính ống phóng điện tối ưu: Cơng suất phát xạ laser khí He-Ne phụ thuộc vào đường kính ống phóng điện Tăng đường kính ống phóng điện làm tăng thể tích hỗn hợp khí làm việc dẫn đến tăng cơng suất phát Tuy nhiên, tăng đường kính ống làm giảm nhiệt độ điện tử plasma dẫn đến giảm số điện tử kích thích nguyên tử khí làm giảm công suất phát Mặt khác ta thầy sơ đồ mức lượng mức 1s nguyên tử Ne siêu bền phục hồi mức xảy nhờ va chạm với thành ống Khi đường kính ống phóng điện tăng, khả phân hủy mức 1s giảm, dẫn đến tích lũy mức cao Điều hạn chế dịch chuyển 2p – 1s’, tích lũy mức 2p cao dẫn đến làm giảm nghịch đảo mật độ tích lũy Kết khuếch đại laser tỷ lệ nghịch với đường kính ống phóng điện Tuy nhiên, đường kính ống phóng điện nhỏ gây nên mát nhiễu xạ đáng kể Ngồi cịn gây khó khăn cho việc chế tạo laser Thực nghiệm cho thấy đường kính ống phóng điện tối ưu vào cỡ 2mm Đối với ống phóng điện dài cỡ 1m đường kính tối ưu khoảng 7mm đến 9mm  Mật độ dịng phóng điện tối ưu Mật độ dịng phóng điện tăng tích lũy mức laser trên, đồng thời làm xảy trình sau: e + Ne(1s)  Ne(2p) + e e + Ne(2s)  Ne + e Cả hai trình làm giảm nghịch đảo độ tích lũy Mật độ dịng tối ưu khoảng 10-20 mA  Áp suất tối ưu: Khi áp suất tăng làm tăng cường va chạm dẫn đến giảm nghịch đảo độ tích lũy Vì cần có áp suất tối ưu Áp suất Ne tối ưu cỡ 0,1 mmHg tỷ lệ áp suất tối ưu Ne He là: P He =(5−10) PNe  Cấu tạo laser khí nguyên tử He-Ne: Về mặt cấu trúc, laser khí nguyên tử He-Ne tổ hợp chi tiết vi khí quang học xác Đa số ống hàn kín: ống ngồi thủy tinh hàn kín nhiệt độ cao lên cực hai đầu Các gương hàn lên khung gia công nhằm dảm bảo thẳng hàng tối ưu Tất nhằm ngăn cản rò rỉ He Ne Buồng cộng hưởng đặt bên vỏ bọc, gồm ống thủy tinh thạch anh có gắn ống mao dẫn thẳng hai gương hai đầu Anode làm kovar vật liệu có hệ số nở nhiệt tương tự thủy tinh Cathode làm hợp kim nhôm tinh khiết Bề mặt, độ dày chất lượng cathode có ảnh hưởng đến cơng suất tối ưu thời gian sống laser Khi cần chùm laser phân cực thẳng dùng cửa sổ Brewster đặt hai đầu ống Đối với laser He-Ne công suất thấp, thời gian sống khoảng 15.000 đến 25.000 (theo lý thuyết) Trên hình trình bày sơ đồ ống laser khí nguyên tử He-Ne Anode; Gương truyền qua; Cathode; Gương phản xạ; Ống mao dẫn; Cửa sổ Brewster; Hỗn hợp khí; Giá chỉnh gương; Bộ hấp thụ Hình 1.6 Ống las 1.3 0.3065 0.5 0.0548 0.005 - 1.4 0.307 0.6 0.056 0.005 - 1.5 0.3075 0.6 0.0572 0.005 - 1.6 0.308 0.7 0.0584 0.005 - 1.7 0.3085 0.8 0.0608 0.005 - 1.8 0.309 1.1 0.0632 0.005 - 1.9 0.3095 1.8 0.0716 0.005 - 0.31 0.0848 0.005 - 2.1 0.3105 4.3 0.1004 0.005 - 2.2 0.311 5.8 0.1208 0.005 - 2.3 0.3115 7.5 0.1388 0.005 - 2.4 0.312 9.2 0.158 0.001 0.005015 6.14E-05 0.000616 2.5 0.3125 11 0.1808 0.016 0.00524 0.015709 0.010368 2.6 0.313 12.9 0.2012 0.06 0.0059 0.220909 0.04455 2.7 0.3135 14.7 0.2252 0.111 0.006665 0.756061 0.094576 2.8 0.314 16.6 0.248 0.156 0.00734 1.493345 0.147994 2.9 0.3145 18.3 0.2696 0.199 0.007985 2.430061 0.207166 0.315 19 0.278 0.213 0.008195 2.784007 0.228145 3.1 0.3155 19.2 0.2816 0.216 0.00824 2.862982 0.23275 3.2 0.316 19.4 0.2828 0.216 0.00824 2.862982 0.23275 3.3 0.3165 19.5 0.284 0.217 0.008255 2.889552 0.234293 3.4 0.317 19.6 0.2864 0.218 0.00827 2.916245 0.235841 3.5 0.3175 19.8 0.2876 0.218 0.00827 2.916245 0.235841 3.6 0.318 19.9 0.2888 0.219 0.008285 2.943061 0.237394 3.7 0.3185 20 0.2912 0.219 0.008285 2.943061 0.237394 3.8 0.319 20.1 0.2924 0.220 0.0083 2.97 0.23895 3.9 0.3195 20.2 0.2936 0.220 0.0083 2.97 0.23895 0.32 20.3 0.2948 0.220 0.0083 2.97 0.23895 Đồ thị đặc tuyến volt-ampe laser bán dẫn Đồ thị đặc tuyến P = f (I) biểu diễn công suất quang P laser phụ thuộc dòng điện bơm I NHẬN XÉT Khảo sát đặc tuyến volt - ampe diode phát quang (LED) a) Bảng LED đỏ vàng xanh tím U (V) I (mA) I (mA) I (mA) I (mA) 0 0 0.5 0 0 0.6 0 0 0.7 0 0 0.8 0 0 0.9 0 0 1.0 0 0 1.1 0 0 1.2 0 0 1.3 0 0 1.4 0 0 1.5 0 0 1.6 0.1 0 1.7 0.7 0 1.8 4.1 0.4 0 1.9 14.3 2.4 0 2.0 38.9 6.3 0 2.1 - 11.3 0 2.2 - 17.0 0 2.3 - 23.3 0 2.4 - 29.8 0 2.5 - 35.0 0.5 2.6 - - 0.1 2.4 2.7 - - 0.2 5.0 2.8 - - 0.8 8.4 2.9 - - 1.7 12.7 3.0 - - 3.5 17.6 3.1 - - 6.0 23.2 3.2 - - 10.1 - 3.3 - - 15 - 3.4 - - 21.2 - 3.5 - - 25.5 - 3.6 - - - - 3.7 - - - - 3.8 - - - - 3.9 - - - - 4.0 - - - - b) Lập bảng tính tốn số liệu B:Trên cở sở Bảng 2, lập bảng tính Excel "Bảng sử lý số liệu B" dướiđây: Bảng B LED U(V) Đỏ Vàng Xanh Tím SC Laser ∆U I ∆I ∆I ∆I ∆I ∆I I (mA) I (mA) I (mA) I (mA) (V) (mA) (mA) (mA) (mA) (mA) (mA) 0.3 0.05 0.05 0.05 0.05 0.5 0.302 0.05 0.05 0.05 0.05 0.6 0.303 0.05 0.05 0.05 0.05 0.303 0.05 0.05 0.05 0.05 0.8 0.304 0.05 0.05 0.05 0.05 0.1 0.0512 0.9 0.304 0.05 0.05 0.05 0.05 0.1 0.0512 0.7 0.05 0.05 0.05 0.05 0.305 0.05 0.05 0.05 0.05 1.1 0.305 0.05 0.05 0.05 0.05 1.2 0.306 0.05 0.05 0.05 0.05 0.306 0.05 0.05 0.05 0.05 1.4 0.307 0.05 0.05 0.05 0.05 0.307 0.05 0.05 0.05 0.05 1.6 0.308 0.1 0.0512 0.05 0.05 0.05 0.308 0.7 0.0584 0.05 0.05 0.05 1.8 0.309 4.1 0.0992 0.4 0.0548 0.05 0.05 1.9 0.309 14.3 2.4 0.2216 0.0788 0.05 0.05 0.31 38.9 0.5168 6.3 0.1256 0.05 0.05 0.310 - - 0.05 0.05 2.2 0.311 - - 0.05 0.05 0.311 - - 0.05 0.05 2.4 0.312 - - 0.05 0.05 0.312 - - 0.05 2.6 0.313 - - - - 0.313 - - - - 2.8 0.314 - - - - 2.9 0.314 - - - - 0.315 - - - - 1.3 1.5 1.7 2.1 2.3 2.5 2.7 11.3 17.0 23.3 0.1856 0.254 0.3296 29.8 0.4076 35.0 0.47 0.5 0.2 0.0524 0.3 0.0536 0.4 0.0548 0.5 0.0548 0.6 0.056 0.6 0.0572 0.7 0.0584 0.8 0.0608 1.1 0.0632 1.8 0.0716 0.0848 4.3 0.1004 5.8 0.1208 7.5 0.1388 9.2 0.158 0.056 11 0.1808 0.1 0.0512 2.4 0.0788 12.9 0.2012 0.2 0.0524 5.0 0.11 14.7 0.2252 0.8 0.0596 8.4 0.1508 16.6 0.248 1.7 3.5 0.0704 12.7 0.2024 18.3 0.2696 0.092 17.6 0.2612 19 0.278 0.315 - - - - 3.2 0.316 - - - - 0.316 - - - - 3.4 0.317 - - - - 0.317 - - - - 3.6 0.318 - - - - - 0.318 - - - - 3.8 0.319 - - - 3.9 0.319 - - 4.0 0.32 - - 3.1 3.3 3.5 3.7  Nhận xét: 6.0 0.122 10.1 0.1712 23.2 0.3284 19.2 0.2816 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 0.23 21.2 0.3044 25.5 0.356 19.4 0.2828 19.5 0.284 19.6 0.2864 19.8 0.2876 19.9 0.2888 20 0.2912 20.1 0.2924 20.2 0.2936 20.3 0.2948 Đặc tuyến volt-ampe loại linh kiện bán dẫn Cả LED có hình dạng đường đặc tuyến volt-ampe giống giống với SC laser, hiệu điện laser hoặt động Gradien cường độ dòng điện khác linh kiện, cụ thể: Xét thay đổi giá trị I theo U: - Đối với LED đỏ: Hiệu điện từ - 1.5 V chưa xuất cường độ dòng điện I, hiệu điện vượt qua 1.5 V Gradien cường độ dòng điện tăng mạnh từ 0.1 mA đạt giá trị 38.9 mA hiệu điện U = 2V - Đối với LED vàng: Hiệu điện từ - 1.7 V chưa xuất cường độ dòng điện I, hiệu điện vượt qua 1.7 V Gradien cường độ dòng điện tăng mạnh từ 0.4 mA đạt giá trị 35.0 mA hiệu điện U = 2.5V - Đối với LED xanh: Hiệu điện từ - 2.5 V chưa xuất cường độ dòng điện I, hiệu điện vượt qua 2.5 V Gradien cường độ dòng điện tăng mạnh từ 0.1 mA đạt giá trị 25.5 mA hiệu điện U = 3.5V - Đối với LED tím: Hiệu điện từ - 2.4 V chưa xuất cường độ dòng điện I, hiệu điện vượt qua 2.4 V Gradien cường độ dòng điện tăng mạnh từ 0.5 mA đạt giá trị 23.2 mA hiệu điện U = 3.1V - Đối với SC laser: Từ hiệu điện 0-2V cường độ dòng điện thay đổi nhỏ từ 0-3 mA, 2V Gradien cường độ dòng điện tăng nhanh từ mA đến 19 mA 3V sau tăng nhẹ lên 20.3 mA hiệu điện 4.0V Xét Gradien cường độ dòng điện: độ dốc dương cường độ dòng điện khác linh kiện, LED đỏ có độ dốc lớn theo sau LED vàng, LED tím, LED xanh cuối SC laser có độ dốc bé  Kết luận hoạt động đặc tính laser bán dẫn: Hiệu điện bật laser bán dẫn nhỏ khoảng 0.8V, điểm hiệu điện hoạt động U =1.8V, khoảng hiệu điện hoạt động rộng khoảng từ 1.8V – 2.9V Cường độ dòng điện bão hòa thấp trì quanh mức 20 mA dẫn đếncơng suất hoạt động diode laser Laser bán dẫn có đặc tính quan trọng cách tiếp cận ngưỡng Diode laser khơng hoạt động sử dụng mức công suất tối thiểu Nếu ánh sáng lượng nó, phát xạ yếu ngưỡng so với lượng đầy đủ BÀI 5: XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN NGƯỠNG CỦA LASER BÁN DẪN LOẠI PHUN DÒNG TẢI ĐIỆN QUA LỚP TIẾP XÚC P-N 5.1 Dịng điện ngưỡng ý nghĩa laser bán dẫn loại phun Dòng điện ngưỡng dịng kích làm xuất hiệu ứng laser, đóng vai trò quan trọng chế độ làm việc laser bán dẫn loại phun Vì lý sau: Khi dịng điện kích nhỏ dịng điện ngưỡng, cơng suất phát xạ laser nhỏ, phổ phát xạ rộng, tương ứng với miền phát xạ tự phát Khi dòng điện kích dịng điện ngưỡng xuất hiệu ứng laser giá trị dịng kích phổ phát xạ tự phát xuất pik có độ rộng phổ hẹp, công suất phát xạ bắt đầu tăng Khi dịng điện kích lớn dịng điện ngưỡng, công suất phát xạ laser lớn, phổ phát xạ xuất mode dọc, tương ứng với miền phát xạ cưỡng Khi dịng điện kích q lớn, cơng suất phát xạ laser bão hịa sau cơng suất phát giảm tăng dịng kích Đây miền phẩm chất laser bị suy giảm Chính vậy, việc chọn dải sóng kích lớn dịng điện ngưỡng để laser bán dẫn loại phun làm việc điều quan trọng I ng S Hệ số khuếch đại ngưỡng: Gng=β J ng (1) Mật độ dòng điện ngưỡng: J ng= Trong biểu thức (1): G ng – hệ số khuếch đại ngưỡng β – số cho loại laser bán dẫn Gng=α + 1 ln L R1 R2 (2) Trong biểu thức (2): α – hệ số mát đơn vị độ dài hộp cộng hưởng 1 ln L R1 R - hệ số mát hai gương hộp cộng hưởng L – độ dài hộp cộng hưởng R1 , R – hệ số phản xạ hai gương hộp cộng hưởng Đối với laser bán dẫn loại phun, hai gương phản xạ hộp cộng hưởng hai mặt tinh thể có độ lớn phản xạ R1=R ∼30 % Từ (1) (2) thu được: α 1 J ng= + ln β βL R❑ 5.2 Xác định dòng điện ngưỡng laser bán dẫn LED máy quang phổ - Để xác định dịng điện ngưỡng nhóm thực thí nghiệm: Thí nghiệm 1: đặt nguồn sáng sát máy quang phổ - Thí nghiệm 2: cố định dịng điện mức 5mA để đánh giá cơng suất phát xạ Nhóm dùng phương pháp xác định dịng điện ngưỡng dựa phổ phát xạ laser Chỉnh dịng điện mA, sau tăng dần cường độ dòng điện nguồn sang, đồng thời quan sát thay đổi phổ để xác định dòng điễn ngưỡng Khi dịng kích nhỏ dịng điện ngưỡng phổ phát xạ laser rộng, tương ứng với phổ phát xạ tự phát Khi tăng dịng kích phổ phát xạ hẹp dần Khi dịng kích dịng điện ngưỡng, phổ phát xạ tự phát xuất mode pik hẹp dịng kích lớn dịng điện ngưỡng xuất hiệ mode dọc Hình 5.13Đầu phát laser loại LED Hình 5.14Thiết lập thí nghiệm xác định dòng điện ngưỡng máy đo quang phổ 5.3 Các kết nhận xét 5.3.1 Dòng ngưỡng laser led khoảng cách từ nguồn đến máy quang phổ phát xạ  Laser 650 nm: dòng ngưỡng 6.9mA – 2.26V (để sát) Hình 5.15Phổ phát xạ laser bán dẫn  Led đỏ 645nm: dòng ngưỡng 0,2mA – 1.63V (để sát) Hình 5.16Phổ phát xạ LED đỏ  Led vàng 545nm: dòng ngưỡng 3.9mA – 1,95V (để sát) Hình 5.17Phổ phát xạ LED vàng  Led xanh 525nm: dòng ngưỡng: 0.1mA – 2,56V (để sát) Hình 5.18Phổ phát xạ LED xanh  Led tím 460nm: dịng ngưỡng: 0.0mA – 2.35V (để sát) Hình 5.19Phổ phát xạ LED tím BẢNG Phần tử Bước sóng (nm) Cường độ dịng điện (mA) Điện áp (V) Laser 650 6.9 2.26 LED đỏ 645 0.2 1.63 LED vàng 565 3.9 1.95 LED xanh 525 0.1 2.56 LED tím 460 0.0 2.35  Nhận xét: - Để so sánh đối chiếu loại nguồn sáng ( laser LED) với nhau, nhóm để độ dài đường dẫn quang học thí nghiệm (nguồn sáng sát với thiết bị thu) - Tăng dần cường độ dòng điện để thu mode pik hẹp loại nguồn sát Đỉnh phổ mode pik hẹp phải thấp 60000 scope (ADC counts) để kết nằm khoảng xác thiết bị (90%) - Khi phổ loại nguồn sáng dạng mode pik hẹp nhóm thu dịng điện ngưỡng laser 650 nm, LED đỏ 645 nm, LED vàng 545 nm, LED xanh 525 nm, LED tím 460 6.9 mA; 0.2 mA; 3.9 mA; 0.1 mA 0.0 mA - Bề rộng phổ laser nhỏ 5.3.2 Dòng ngưỡng laser led cường độ dịng điện 5mA Thí nghiệm sử dụng Thiết bị AvaSpec-2048L hãng Avantes đo khoảng bước sóng 200 – 1.100 nm Thí nghiệm thiết lập hình 2.2 Laser/LED mắc nối tiếp với nguồn điện điện trở, sử dụng VOM để đo dòng điện điện áp laser/LED, sử dụng máy đo quang phổ phát xạ AvaSpec-2048L để đo phổ phát xạ laser/LED Khi tăng dần cường độ dòng điện từ phổ phát xạ xuất định nhọn dừng lại, ghi nhận đỉnh phát xạ, khoảng cách từ laser/LED tới detector máy quang phổ, cường độ dòng điện điện áp thời điểm vào bảng  Laser bán dẫn 650 nm Hình 5.20Phổ phát xạ laser bán dẫn  LED đỏ 645 nm Hình 5.21Phổ phát xạ LED đỏ  LED vàng 565 nm Hình 5.22Phổ phát xạ LED vàng  LED lục 525 nm Hình 5.23Phổ phát xạ LED xanh  LED tím 460nm Hình 5.24Phổ phát xạ LED tím BẢNG Phần tử Bước sóng (nm) Cường độ dòng điện (mA) Điện áp (V) Khoảng cách (cm) Laser 650 1.25 LED đỏ 645 1.81 6.5 LED vàng 565 1.97 1.4 LED xanh 525 3.05 LED tím 460 2.7 4.1  Nhận xét: - Phổ phát xạ laser hẹp LED - Nhân xét: Cùng mức cường độ dòng điện mA, để thu trọn vẹn phổ laser loại LED ta phải thay đổi độ dài đường dẫn quang học từ nguồn sang đến thiết bị AvaSpec-2048L hãng Avantes Từ độ dài đường dẫn ta đánh giá công suất phát xạ Laser loại LED Độ dài đường dẫn cao công suất phát xạ lớn ngược lại