Фотоэлектрические свойства нитрида алюминияБольшинство из этих применений требуют использования детекторов, не чувствительных к солнечному свету; нужно детектировать только ультрафиолет и в идеале иметь нулевую чувствительность для более длинных волн. Например, в полете ракета может иметь выхлопной хвост длиной в милю. Если детектор, используемый для поиска и наведения антиракеты-перехватчика, будет чувствителен в широкой области спектра, включая видимую и ИК, тогда ракета представляется целью длиной в милю, что сделает невозможным наведение антиракеты. Однако, если детектор будет чувствителен только в ультрафиолете, он зафиксирует только самые горячие газы, вырывающиеся у хвоста ракеты, и наведение будет идеальным. Точно так же УФ детекторы могут быть использованы в качестве датчиков противопожарных систем для обнаружения наличия именно пламени (которое имеет УФ компоненту), а не просто нагретого объекта, который может быть связан, а может и не быть связан с пламенем. Подавить видимое излучение можно несколькими способами: первый – использовать светофильтры, что менее предпочтительно, так как они в большинстве своем нестабильны, и второй – создание такой конструкции прибора, которая была бы нечувствительна к видимой области спектра. Фоторезисторы, несмотря на быстрый прогресс фотоприемников с p-n переходом, остаются важным средством оптоэлектроники. Прежде всего это обусловлено большим коэффициентом усиления, определяемым соотношением числа электронов, прошедших во внешней цепи к числу возбужденных фотоэлектронов. Если омические контакты фоторезистора беспрепятственно пропускают электроны как внутрь полупроводника, так и из него, то коэффициент усиления определяется очевидным соотношением: Коэффициент усиления фототока пропорционален приложенному напряжению и может достигать 10 3 – 10 5 . С точки зрения применения фоторезисторов в оптоэлектронной технике удобнее использовать не коэффициент усиления, а сопротивления в темновом R T и засвеченном R СВ состояниях. Важными схемотехническими достоинствами фоторезисторов являются такие их свойства, как линейность вольт-амперной характеристики, отсутствие эффекта выпрямления и внутренних э.д.с., что важно для многих линейных, прецизионных, электрометрических схем. По мере роста прикладываемого напряжения, мощности облучения и тока через фоторезистор становится существенным ряд эффектов (уменьшение значений m эфф и t эфф , нарушение омичности контактов, переход в область токов, ограниченных пространственным зарядом и др.), нарушающих линейность основных состояний и ограничивающих реальные возможности приборов этого типа. Пленочная технология изготовления фоторезисторов порождает такие их достоинства, как дешевизна, широта перекрываемого диапазона номиналов, простота реализации фоточувствительных элементов со сложной конфигурацией, технологическая совместимость с порошковыми и пленочными электролюминесцентными излучателями. При всей важности перечисленных достоинств фоторезисторов нельзя забывать о таком их принципиальном недостатке, как весьма значительная инерционность. Кроме того, для большинства фоторезисторов, изготавливаемых не на монокристаллах, существенна температурная и временная нестабильность характеристик, обусловленная поверхностной хемосорбцией кислорода, в первую очередь, и другими механизмами деградации. [15] . ГЛАВА 1. СВОЙСТВА НИТРИДА АЛЮМИНИЯ 1.1. Оптические свойства AlN. Данные об оптических свойствах нитрида алюминия приводятся в достаточно ранних источниках, очевидно из-за того, что долгое время этот материал достаточно слабо использовался в оптоэлектронике. К примеру, данные, приведенные в статье [ 2 ] . Кристаллы AlN были выращены эпитаксиальным способом на сапфировой подложке. Ориентация кристаллов -- Спектр оптического поглощения был получен при помощи спектрометра в совокупности с фотоумножителем и ЭВМ. Для низкотемпературных измерений, поскольку произошли изменения длительности оптических путей, потребовалась коррекция результатов. Оптическая плотность нескольких образцов была измерена в широком температурном спектре. Коэффициент поглощения, в отсутствие поверхностных дефектов может быть получена из оптической плотности с использованием формулы соотносит оптическую плотность (OD) с коэффициентом поглощения a , отражением и толщиной образца D : Опытное изучение нитрида алюминия показало, что поверхностными дефектами нельзя пренебречь для тех образцов, которые имеют большие поверхностные неровности. Образцы, за исключением пренебрежимо малого числа микроскопических неровностей имеют достаточно хорошее качество поверхности. Тем не менее наш анализ включает в себя возможность подобного влияния на оптическую плотность. На рис. 1.1.1. показаны данные для оптической плотности одного из наиболее тонких образцов. Оптическая плотность может быть разложена на четыре части, которые ясно видны на рис. 1.3.1. Математическое выражение оптической плотности представляет из себя следующее: Последний член в выражении, Техника параметризации, используемая в алгоритме Давидона-Флетчера-Пауэлла (вариативный метрический метод), дает значение констант, определенных выше. Исходя из этих значений, мы можем определить роль только последнего слагаемого во всей энергетической области эксперимента. График зависимости квадрата коэффициента поглощения как функции энергии приведен на рис. 1.1.2. Значение запрещенной зоны при комнатной температуре равняется 6.2 Запрещенная зона равна 6.28 эВ при температуре 5 К и 6.2 эВ при комнатной температуре. Прямые межзонные переходы в кристаллах AlN начинаются с 5.74 и 5.88 эВ соответственно для перпендикулярной и параллельной поляризации (при комнатной температуре). Спектр отражения выше края фундаментального поглощения был получен для энергии фотонов выше 12 эВ, однако эти результаты неполные. Неизвестен еще механизм возбуждения стационарной люминесценции выше края основного поглощения у этих кристаллов. В приведенной статье [ 1 ] были изучены спектры отражения и возбуждения синей люминесценции кристаллов AlN в области энергий 3 - 40 эВ. Источником УФ-излучения являлся синхротрон с энергией 680 МэВ. Для измерений применялся вакуумный монохроматор. Интенсивность возбуждения люминесценции рассматривалась как отношение интенсивности люминесценции кристалла AlN и интенсивности люминесценции салицилата натрия для той же длины волны. Спектр отражения измерялся с помощью фотоумножителя на салицилате натрия для преобразования УФ-излучения в видимое. Исследованные в данной работе кристаллы AlN были получены с помощью прямой реакции паров Al и N при температуре 1850 0 С. Поскольку кристаллы AlN имеют форму тонких гексагональных призм с толщиной от нескольких десятков до нескольких сотен мкм, они должны быть ориентированы параллельно друг другу для более точного измерения спектров возбуждения и отражения. Спектр возбуждения люминесценции был также измерен на образцах, полученных осаждением порошкообразного AlN. Все эксперименты проводились при комнатной температуре. Спектр люминесценции порошкообразного AlN имеет такой же характер. Существование на кривой отражения пиков в областях Существующие на данный момент результаты расчетов электронной структуры не дают пока ясных и недвусмысленных данных. Общий вид кривой отражения имеет характер, сходный с кривыми отражения других полупроводниковых материалов типа A 3 B 5 в области переходов из валентной зоны в зону проводимости. В более поздних исследованиях пленки AlN были исследованы более подробно. В работе [7] приводятся сравнительные данные оптических свойств пленок, кристаллов и порошкообразных фаз нитрида алюминия. Эпитаксиальные пленки AlN были получены на сапфировой подложке. Ориентация образцов — Разрешение — 2 ангстрема. Свет поляризовался вогнутым стеклянным зеркалом с углом Брюстера 60 0 , расположенным перед монохроматором. Степень поляризации -- не менее 0.93 во всем энергетическом диапазоне эксперимента. На рис. 1.1.5. показан спектр поглощения около края при комнатной температуре и температуре жидкого азота. Шкала оси ординат представляет собой единицы оптической плотности, определяемые как OD=log(I 0 /I), где Io и I — интенсивности падающего и прошедшего через образец света. Кривая поглощения растет до 6 эВ и имеет площадку при 6.2 эВ, что представляет собой “насыщение” интенсивности поглощения при росте энергии до 6.3. эВ. Интенсивность поглощения продолжает расти с ростом энергии падающего излучения. Коэффициент поглощения при 6.2 эВ равен примерно 10 5 см -1 , поскольку толщина пленки составляла 800 ангстрем. При низких температурах поглощение сдвигается в область высоких энергий примерно на 0.03 эВ. Величина коэффициента поглощения и характер кривой спектра заставляют думать, что прямой зазор в AlN составляет 6 эВ. Более точное значение запрещенной зоны непросто определить из рис. 1.1.6, поскольку спектр широк даже при низких температурах. Однако, следует заметить, что “площадка” при 6.2. эВ может появляться из-за образования свободных экситонов, ассоциированных с прямым энергетическим зазором, и при условии, что экситонный пик широк. Спектр поглощения в поляризованном свете приведен на рис. 1.1.7. Поскольку ось с в AlN наклонена по отношению к нормали к поверхности на 280, один из спектров был получен при поляризации света перпендикулярно оси а, а другой — параллельно. Корректировка с учетом спин-орбитального взаимодействия не проводилась, поскольку это величины малы. Рассчитанные зонные структуры AlN при комнатной температуре показаны на рисунке 1.2. В таблице 1.2. приведены некоторые наиболее важные энергетические переходы. Видно, что самый маленький энергетический зазор прямой и находится в центре зоны Бриллюэна. Символы Некоторые численные параметры приведены ниже: Подвижность: Образцы поликристаллического AlN были получены методом электрического разряда и спрессованы в графитовом тигле при температуре 1600 0 С в атмосфере азота. Зависимость удельной проводимости AlN в широком интервале температур при давлении азота равном 1 атм., приведена на рисунке 1.3.1. При температуре ниже 650 0 С сильное влияние на результаты оказывают примеси и проводимость на границах зерен. Таблица 1.3.1. Значения энергий наиболее важных переходов в AlN [3].
Анализ состава слоев проводили с помощью различных методов: резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия (РОР), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), масс-спектрометрии вторичных электронов (МСВИ), искрового анализа. Наиболее гибкой и достаточно чувствительной оказалась электронная Оже-спектроскопия (ЭОС), поэтому она применяется наиболее широко. Используемая во многих работах ИК-спектроскопия имеет существенные ограничения. Основными примесями в слоях нитрида алюминия являются кислород и углерод. В частности, установлено, что в приповерхностном слое AlN концентрация кислорода может сильно возрастать (рис. 1.3.2.). Глубина обогащенного кислородом подслоя ( с концентрацией до 25%) колебалась от 0.5 до 15 нм. Наличие такого подслоя, естественно, сказывается на характеристиках приборов на основе AlN. Отмечалось влияние примесей на степень люминесценции и на степень кристаллического совершенства слоев. Кислород влияет на микроструктуру слоев, диффундирует по границам зерен, если таковые имеются, и поэтому послойный анализ текстурированных и поликристаллических слоев в условиях ионного травления не вполне корректен. Даже малые концентрации кремния в нитриде алюминия нарушали кристалличность материала и приводили к образованию d -AlN с другими параметрами решетки. Легирование монокристаллических слоев с целью повышения проводимости затруднено. Скорость осаждения и доля газовой компоненты в пленке в сильной степени зависят от изменения потока реакционного газа. Обычно выделяют три области: область малых потоков, область больших потоков и переходная область в которой возникают гистерезисные петли, где зависимость параметров разряда от потока газа становится неоднозначной, и зависящей, к тому же, от направления изменения потока. В этом случае процесс становится нестабильным, что приводит к осаждению слоев неоднородного состава и с невоспроизводимыми свойствами. Избавиться от этого нежелательного эффекта можно двумя способами. В первом случае процесс осаждения ведут в условиях повышенных потоков реакционных газов, обеспечивающих образование сплошного слоя соединения на металлических мишенях. Такие режимы отличаются стабильностью и высокой воспроизводимостью свойств осаждаемых пленок. Другим способом является введение обратной связи по потоку реакционного газа. Принцип действия магнетронной распылительной системы иллюстрирует рис. 2.1.1. Основными элементами устройства являются катод-мишень, анод и магнитная система. Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитной системы. При подаче постоянного напряжения между мишенью и анодом возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается аномальный тлеющий разряд. Наличие замкнутого магнитного поля у распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени. Эмитированные с катода электроны захватываются магнитным полем, и им сообщается сложное циклоидальное движение по замкнутым траекториям у поверхности мишени. Электроны оказываются в ловушке создаваемой с одной стороны магнитным полем, возвращающим электроны на катод, а с другой - поверхностью мишени, отталкивающей их. В этой ловушке электроны циклируют до тех пор пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений, в результате которых электрон теряет полученную от электрического поля энергию. Таким образом, большая часть энергии электрона прежде чем он попадает на анод, используется на ионизацию и возбуждение, что значительно увеличивает эффективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации положительных ионов у поверхности мишени. Это в свою очередь обусловливает увеличение интенсивности ионной бомбардировки мишени и значительный рост скорости распыления, а следовательно, и скорости осаждения пленок. Помимо этого МРС обладает рядом специфических свойств, основными из которых являются снижение рабочего давления, а также отсутствие бомбардировки подложки высокоэнергетическими вторичными электронами. В результате были получены образцы, конфигурация которых представлена на рисунке 2.1.2.
Измерения вольт-амперных характеристик проводились с помощью установки, электрическая схема которой приведена на рисунке 2.2.1. Установка состоит из следующих элементов: · · · · Исследуемый образец помещается в специально сконструированную измерительную головку (рис. 2.2.2.) Измерительная головка конструктивно состоит из двух частей: верхней и нижней. Верхняя часть головки содержит контакты для подачи питания на образец и площадку для образца. Нижняя часть служит как разветвитель входящих и выходящих проводов. Как известно, уровень тока через фоторезистор на основе AlN очень низкий из-за большого удельного сопротивления материала, а это требует особых условий для измерения светового, а особенно темнового тока фоторезистора Необходимо свести к минимуму влияние внешних электромагнитных полей и токов утечки в измерительной головке. Защита от внешних электромагнитных полей обеспечивается экранировкой проводов, заземлением стального корпуса головки с защитными металлическими крышками. Для защиты от токов утечки используется фторопласт, который практически не дает токов утечки. Для измерения уровня токов, в качестве токового прибора используется вольтметр-электрометр В7-30, диапазон измерения токов которого 10 -15 — 10 -7 А, а внутреннее сопротивление данного прибора на всех пределах измерения не превышает одного мегаома. Таким образом, во всем диапазоне измерения токов падением напряжения на приборе можно пренебречь. ВАХ снимались при различных полярностях постоянного напряжения и при разной степени освещенности. Экспериментальная установка для снятия спектральных характеристик фоторезистора на основе нитрида алюминия собрана на базе монохроматора МДР-2. Рабочий диапазон спектра — 200-600 нм — обеспечивался дифракционной решеткой с числом штрихов 1200 на 1 мм. Для срезания спектров высшего и низшего порядков использовался светофильтр БС-5 в области спектра от 360 до 600 нм. Блок-схема установки для измерения спектральной зависимости проводимости нитрида алюминия показана на рис. 2.3. Схема состоит из следующих элементов: · · · · · · · · Источником излучения, которое после некоторых преобразований попадает на образец, служит водородная лампа ДВС-25. Для проектирования излучения на щель монохроматора служит двухлинзовый конденсатор с фокусным расстоянием 106 мм и световым диаметром 52 мм. У входа и выхода монохроматора расположены соответственно входная и выходная щели, находящиеся на одной прямой. Щели монохроматора симметричные, с переменной шириной раскрытия в пределах от 0 до 4 мм с точностью до 0.01 мм. Перед образцом стоит линза для направленной фокусировки монохроматического света на образец. 2.4. Измерение зависимости фотопроводимости от интенсивности падающего излучения. Экспериментальная установка для исследования зависимости фотопроводимости нитрида алюминия от интенсивности падающего излучения была собрана на основе вольтметра типа В7-30 и датчика мощности падающего излучения. Интенсивность падающего излучения варьировалась путем изменения расстояния от водородной лампы до измерительной головки с образцом. Схема установки приведена на рисунке. 2.4.1., где · · · · Для градуировки мощности падающего излучения была собрана установка, состоящая из датчика мощности падающего излучения и вольтметра типа Ф18. Излучение, пройдя через светофильтр, фиксировалось датчиком и вольтметром. Интенсивность излучения также регулировалась путем изменения расстояния между лампой и датчиком. Градуировочная таблица приведена ниже. Мощность излучения вычислялась по градуировочной формуле: Интенсивность излучения была рассчитана как их разность. Таблица 2.4.1. Градуировочная таблица для снятия зависимости фотопроводимости нитрида алюминия от интенсивности падающего излучения.
Исходя из этих данных, можно определить удельную проводимость образцов. Зная удельную проводимость материала и подвижность носителей заряда, можно рассчитать концентрацию носителей заряда в образце. Согласно литературным данным, подвижность Линейность вольт-амперных характеристик при больших напряжениях, а также тот факт, что они практически совпадают при изменении полярности прикладываемого напряжения, говорит о том, что алюминиевые контакты, нанесенные на поверхность образцов можно считать омическими. Таблица 3.1.1. Результаты измерений темновых вольт-амперных характеристик образцов нитрида алюминия
Фотопроводимость нитрида алюминия при освещении рассчитывается также как и его темновая проводимость, только вместо темнового сопротивления R т , в формулу для расчета подставляется сопротивление при освещенности R св . Кратность изменения сопротивления определяется как отношение темнового сопротивления образца к его сопротивлению при освещении. Коцентрация неравновесных носителей заряда определяется из значения фотопроводимости образца и подвижности носителей заряда: Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.2.7. Таблица 3.1.2.1. Вольт-амперная характеристика образца нитрида алюминия при освещенности (образец №1)
Кратность изменения сопротивления для разных образцов находится в пределах от 1.4 10 3 до 10 4 , что позволяет применять данный материал в качестве фоторезистора.
Измерения зависимости фототока от интенсивности падающего излучения проводились с помощью фильтра БС-7, не пропускающего ультрафиолетовое излучение. Таким образом, влияние излучения видимой области спектра было исключено путем вычитания значений интенсивности и фототока, полученных при использовании фильтра из их интегральных значений. Измерения проводились для одного образца при напряжении на нем – U=90 В. Результаты измерений приведены в таблице 3.2. и на рисунке 3.2. Зависимость фототока от интенсивности падающего излучения можно аппроксимировать следующим выражением:
Измерение спектральных характеристик фотопроводимости нитрида алюминия проводились с помощью установки, описанной в главе 2. Напряжение на образце – U=90 В. Измерения проводились без учета интенсивности, поскольку очень трудно определить мощность излучения, прошедшего через монохроматор в области малых длин волн при l 0,25 мкм. Чтобы привести кривую к нормальному виду, был использован калиброванный фотодиод и по нему были получены относительные значения количества падающих фотонов. Фототок в области от 5.9 до 6.2 эВ трудно определим по причине большой погрешности при резком падении интенсивности света, вышедшего из монохроматора. Результаты измерений приведены в таблице 3.3. и на рисунке 3.3. Как видно из рисунка 3.3. фотопроводимость начинается при энергии фотонов 3.8 эВ. Поглощение имеет примесный характер. Максимум фотопроводимости приходится на промежуток энергий от 5.4 до 6.2 эВ. К сожалению, именно на промежутке от 5.9 до 6.2 эВ не удалось получить точных и достоверных значений фотопроводимости. Таблица 3.3. Спектральная зависимость фотопроводимости нитрида алюминия.
Дипломная работа посвящена исследованию характеристик фотоприемников ультрафиолетового излучения на основе нитрида алюминия. Нитрид алюминия является превосходным материалом для экстремальной оптоэлектроники - открываются новые возможности при создании приборов, стойких к воздействию высокой температуры, радиации. Кроме того, в пользу нитрида алюминия и сравнение его с другими материалами по части механической прочности. Целью данной дипломной работы является исследование фотоэлектрических свойств нитрида алюминия. Необходимо отметить, что настоящая работа представляет собой лишь начальную стадию изучения данного материала и в дальнейшем возможны некоторые корректировки выбора материалов для изготовления приборов экстремальной оптоэлектроники, требований к их качеству и т.п. Дипломная работа относится к разряду научно-исследовательской и носит поисковый характер. Выполнение НИР весьма актуально в настоящий момент, так как создание приборов оптоэлектроники для работы в экстремальных условиях является на сегодняшний день задачей многих производителей электронных приборов во всем мире. Поскольку данная работа носит научно-исследовательский характер, в технико-экономическом обосновании проекта можно ограничиться расчетом себестоимости НИР. 4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОИМОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НИР Целью планирования сметной стоимости проведения НИР является экономически обоснованное определение величины затрат на ее выполнение независимо от источника финансирования. Стоимость разработки определяется по фактическим затратам. В основе определения стоимости разработки лежит перечень выполненных работ и их трудоемкость, которые приведены в таблице 4 .1. Калькуляция себестоимости проведения НИР производится путем составления сметы, являющейся основным документом, на основе которого осуществляется финансирование, планирование и учет затрат. Калькуляция расходов по статье “Материалы” приведена в таблице 4 . 2. На основе трудоемкости выполнения работ по проведению НИР рассчитываются издержки на оплату труда ее исполнителей, являющиеся одной из основных статей калькуляции себестоимости разработки. Ввиду того, что работа инженера выполнялась дипломантом, издержки на оплату труда инженера учитывать не следует. Калькуляция расходов по статье “Заработная плата основных исполнителей” приведена в таблице 4.3. Дополнительная заработная плата составляет 18% от основной заработной платы. Отчисления на социальные нужды составляют 39% от суммы основной и дополнительной заработной платы основных исполнителей. Таблица 4.1 Трудоемкость работ по проведению НИР
Накладные расходы, включая прочие прямые расходы, рассчитываются по ставке 33% от суммы основной и дополнительной заработной платы основных исполнителей. На основании полученных данных в таблице 4.4 приведена калькуляция себестоимости проведения данной НИР. Таблица 4.4 Калькуляция себестоимости проведения НИР
Помещение сухое ПУЭ (I-1-5). Температура в помещении поддерживается на уровне 20±5 ° С ; влажность 60 ± 10% ); скорость движения воздуха 0,2 м/с ,без условий , перечисленных в ПЭУ 1.1.13 : сырости или токопроводящей пыли , токопроводящих полов , высокой температуры , возможности одновременного соприкосновения с землей , металлоконструкциями здания , имеющими контакт с землей, с одной стороны и с металлическими корпусами электрооборудования с другой стороны.. Питающая сеть защищена автоматическими выключателями на ток не более 25 А. 5.2. Электробезопасность Питание установки для исследования образцов, и других электроустановок осуществляется от 3-х фазной сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц. Используемая установка , согласно ПУЭ (I-1-3), относится к установкам до 1000 В. К работе на ней допускаются лица, имеющие группу электробезопасности не ниже III по правилам ПТЭ. Питание приборов осуществляется через разделительный трансформатор. Для исключения наводок и обеспечения безопасной работы с приборами , корпуса последних заземлены гибким медным проводом сечением 3 мм 2 по ПУЭ ( I-7 -10). Заземление осуществляется с помощью шины 3 SYMBOL 180 f 'Symbol' s 14 ґ 40 мм 2 ; присоединение заземляющих проводов к корпусу - болтовое, а к заземляющей шине - сварное по ПУЭ ( I -7 -74 ). Заземляющее устройство имеет общее сопротивление не более 4 0м согласно ПУЭ ( I -7 - 41). 5.3. Требования к освещению Большая часть работы проводится в помещении лаборатории. Работа носит характер малой точности и для ее проведения освещенность ( при использовании люминесцентных ламп ) должна составлять 150 Лк ( СНиЛ-II-4-79). Для работы с микроскопом освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочей зоны должна быть 300-500 Лк. Следует ограничивать прямую блескость от источников освещения , при этом яркость светящихся поверхностей (окна , светильники и др.) , находящихся в поле зрения , должна быть не более 200 кл/кв.м. Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/кв.м защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов. Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов. Коэффициент пульсации не должен превышать 5% , что должно обеспечиваться применением газоразрядных ламп в светильниках общего и местного освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА) для любых светильников. При отсутствии светильников с ВЧ ПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети. 5.4. Обеспечение пожарной безопасности Помещение лаборатории , относится по пожарной безопасности к категории Д, перед закрытием обязательно осматривается ответственным за пожарную безопасность. Осмотр предусматривает: 1. Устранение возможных причин пожара. 2. Устранение причин, способствующих быстрому распространению огня. 3. Готовность средств пожаротушения к использованию. Для выполнения этих требований отключается вся аппаратура и электроустановки, обесточивается вся электросеть, кроме дежурного освещения. Помещение освобождается от мусора , отходов и т.п. Горючие жидкости убираются из помещений лаборатории в специальные кладовые или закрываются в металлические ящики. Проверяется возможность использования всех проходов, выходов, подходов к средствам пожаротушения, которые должны быть не менее 1 метра в ширине. В случае возникновения пожара для его тушения в коридоре имеется пожарный кран и рукав необходимой длины. Для оповещения о пожаре имеется телефон и связь с кафедрой и другими лабораториями. В случае необходимости тушения пожара используется воздушно-пенные огнетушители ( 2 шт. ). Все лица , работающие в лаборатории ознакомлены с правилами ТБ и прошли соответствующий инструктаж. Квалификационная группа по ТБ для работающих должна быть не ниже второй (II) согласно ПТЭ и ПТБ. 5.5. Техника безопасности при работе с видеотерминалами (ВДТ) и персональными ЭВМ (ПЭВМ) Для обеспечения надежного считывания информации при соответствующей степени комфортности ее восприятия рабочее место и параметры ВДТ должны соответствовать современным эргономическим требованиям. Визуальные эргономические параметры ВДТ и пределы их изменения, в которых должны быть установлены оптимальные и допустимые диапазоны значений, приведены в таблице 5.1. Таблица 5.1
Конструкция ВДТ должна предусматривать наличие ручек регулировки яркости и контраста, обеспечивающие возможность регулировки этих параметров от минимальных до максимальных значений. В технической документации на ВДТ должны быть установлены требования на визуальные параметры, соответствующие действующим на момент разработки или импорта ГОСТ и признанным в РФ международным стандартам. В целях обеспечения требований, а также защиты от электромагнитных и электростатических полей допускается применение приэкранных фильтров, специальных экранов и других средств индивидуальной защиты, прошедших испытания в аккредитованных лабораториях и имеющих соответствующий гигиенический сертификат. ВДТ должен соответствовать признанным в РФ международным стандартам качества и безопасности мониторов ( MPR-II , TCO-92 ) . Размер точки не более 0.21мм Контрастность не менее 0.8 Частота регенерации не менее 72 Гц Экран должен иметь антибликовое покрытие. Конструкция ВДТ и ПЭВМ должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,03 м от экрана и корпуса ВДТ при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать 7,74х10 А/кг, что соответствует эквивалентной дозе, равной 0,1 мбар/час (100мкР/час). Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений приведены в таблице 5.2. Таблица 5.2.
Помещения с ВДТ и ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Естественное освещение должно обеспечивать коэффициент естественной освещенности не ниже 1,5 %. Площадь на одно рабочее место с ВДТ или ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 кв. м, а объемом - не менее 20,0 куб.м. Производственные помещения, в которых для работы используется преимущественно ВДТ и ПЭВМ не должны граничить с помещениями, в которых уровни шума и вибрации превышают нормируемые значения (механические цеха, мастерские и т.п.) Для внутренней отделки интерьера помещений с ВДТ и ПЭВМ должны использоваться диффузно - отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка - 0,7-0,8; для стен - 0,5-0,6; для пола - 0,3-0,5. При выполнении основной работы на ВДТ и ПЭВМ, во всех учебных и дошкольных помещениях с ВДТ и ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБА. Снизить уровень шума в помещениях с ВДТ и ПЭВМ можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63-8000 Гц для отделки помещений (разрешенных органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России), подтвержденных специальными акустическими расчетами. Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, при этом соотношение между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1 - 5:1 , а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1. Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/кв. м, защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов. Коэффициент пульсации не должен превышать 5% , что должно обеспечиваться применением газоразрядных ламп в светильниках общего и местного освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА) для любых светильников. При конструировании оборудования и организации рабочего места пользователя ВДТ и ПЭВМ следует обеспечить соответствие конструкции всех элементов рабочего места и их взаимного расположения эргономическим требованиям с учетом характера выполняемой пользователем деятельности, комплексности технических средств, форм организации труда и основного рабочего положения пользователя. Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Помещения с ВДТ и ПЭВМ должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями. Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм. Модульными размерами рабочей поверхности стола для ВДТ и ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800 , 1000 , 1200 и 1400 мм, глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой высоте равной 725 мм. Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно - поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также - расстоянию спинки от переднего края сиденья. Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы. Продолжительность непрерывной работы с ВДТ без регламентного перерыва не должна превышать 2 часа, а в ночную смену - 60 минут. Для работы используется компьютер IBM PC , выполненный по первому классу защиты (изделия, которые в дополнение к основной изолинии имеют зажим или контакт вилки сетевого шнура для подсоединения доступных для прикосновения металлических частей к занулению). Питание осуществляется от сети 220 В , 50 Гц с глухозаземленной нейтралью, таким образом, компьютер относится к электроустановкам до 1 кВт с глухозаземленной нейтралью (ПЭУ 1.7.2). Работы ведутся в нормальном помещении (ПЭУ 1.1.6) , питающая сеть защищена автоматическими выключателями на ток не более 25 А. К нормальным помещениям относятся сухие (влажностью не более 60 %) , без условий, перечисленных в ПЭУ 1.1.13: сырости или токопроводящей пыли, токопроводящих полов, высокой температуры, возможности одновременного соприкосновения с металлоконструкциями здания, имеющими контакт с землей, с одной стороны и с металлическими корпусами электрооборудования с другой стороны. В дипломном проекте категория работы с ПВЭМ соответствовала классу III группа Б (до 40000 тыс. Знаков в 8-ми часовую смену с перерывами общей продолжительностью 70 минут). 5.6. Ультрафиолетовое излучение Ультрафиолетовое излучение представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны l = 1 — 400 нм. По способу генерации относится к тепловому. излучению, и по хар-ру воздействия на вещества – к ионизирующим излучениям. Диапазон разбивается на 3 области : 1. 2. 3. УФ — А приводит к флюоресценции. УФ — В вызывает изменения в составе крови, кожи, воздействует на нервную систему. УФ — С действует на клетки. Вызывает коагуляцию белков. Действуя на слизистую оболочку глаз, приводит к электроофтамии. Может вызвать помутнее хрусталика. Источники УФ излучения: · лазерные установки; · лампы газоразрядные, ртутные; · ртутные выпрямители. С учетом оптико-физиологических свойств глаза, а также областей УФ излучений (волновые) установлены: допустимая плотность потока энергии, которой обеспечивают защиту поверхностей кожи и органов зрения. УФ-А не более 10; УФ-В не более 0,005; УФ-С не более 0,001 [Вт/м 2 ] Меры защиты 1. Экранирование источника УФИ. 2. Экранирование рабочих. 3. Специальная окраска помещений (серый, желтый,...) 4. Рациональное расположение раб. мест. Средства индивидуальной защиты 1. ткани: хлопок, лен 2. специальные мази для защиты кожи 3. очки с содержанием свинца Приборы контроля: радиометры, дозиметры. ЗАКЛЮЧЕНИЕ По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы: 1. Создана экспериментальная установка для исследования фотоэлектрических свойств нитрида алюминия. 2. Получены значения темнового сопротивления материала и сопротивления материала при освещении. Коэффициент умножения фототока при этом находится в пределах от 10 3 до 10 4 . Получены значения темновой удельной проводимости AlN и проводимости при освещении, а также концентрация неравновесных носителей заряда. |