Gran espectrómetro fotoeléctrico para la exploración de cantidades estáticas y cinéticas

El Espectrómetro Fotoeléctrico Grande es un instrumento que combina la funcionalidad del Espectrómetro Fotoeléctrico con la Espectroscopia de Fotocorriente/Fotovoltaje de Intensidad Modulada (IMPS/IMVS), el Simulador Solar y la Cámara de Impedancia. Se completa con el accesorio Calibrador de Luz que permite realizar medidas de transmisión de luz y recalibraciones del sistema bajo demanda.

Con este instrumento se pueden aplicar diversas técnicas de medición a una muestra sin necesidad de moverla entre diferentes configuraciones de medición. La parte central del sistema es un Monocromador con dos rendijas de entrada y un espejo adicional en la torreta. En la primera entrada del monocromador se acopla la lámpara de xenón. Proporciona un suministro continuo de longitudes de onda y sirve de base para un Simulador Solar. La segunda entrada del Monocromador está ocupada con un Revólver LED con 10 fuentes LED. El revólver LED proporciona la modulación de la intensidad de la luz para las investigaciones en escalas de tiempo. La luz del revólver LED puede dirigirse a la cámara de muestras a través del espejo o la rejilla. La combinación del LED Revolver con la rejilla proporciona una mejor resolución espectral y un amplio rango de modulación de la intensidad luminosa.
La selección de la fuente luminosa y su funcionamiento se controlan mediante software.

Cantidades medidas por el instrumento
Corriente eléctrica a través de la muestra a un potencial de polarización dado (cronoamperometría, CA),
Potencial de circuito abierto (OCP) en función de la longitud de onda de la luz o en la oscuridad,
Fotocorriente de la muestra iluminada con luz solar (AM 1.5G) o luz monocromática,
Características I-V,
Transmitancia luminosa de la muestra,
Intensidad de luz incidente que llega a la muestra,
Mapas de acción (fotocorriente en función del potencial y de la longitud de onda),
Mapas IPCE en función del potencial y de la longitud de onda,
Mapas APCE en función del potencial y de la longitud de onda (con la esfera de integración),
Reflectancia de la muestra (con la esfera de integración),
Tiempo de vida de los portadores minoritarios (tiempo de recombinación),
Tiempo de transporte de los portadores a través de la muestra,
Velocidad de la transferencia de carga a través de las interfaces,
Constante de difusión,
Longitud de difusión para un espesor de muestra dado,
Espesor de la muestra para una longitud de difusión dada,
Espectroscopia de Impedancia Electroquímica Autoconsistente (EIS),
Efectos no lineales: generación de armónicos superiores, intermodulación (dos frecuencias en la entrada dan lugar a una tercera frecuencia en la salida), rectificación de la corriente (la resistencia de una muestra depende de la dirección de la corriente ),
Otras magnitudes cinéticas.

Sistema modular del espectrómetro

Cámara de muestras,
Monocromador para luz UV, VIS e IR,
Potenciostato para la caracterización completa de las propiedades eléctricas,
Lámpara de

xenón

con el controlador y el sistema de refrigeración por agua,
Cubeta electroquímica con contraelectrodo de Pt (CE) y electrodo de referencia de Ag/AgCl (RE),
Revólver LED,
Cámara de impedancia,
Software FotoGUI

.

Especificaciones

El rendimiento del instrumento puede adaptarse a requisitos personalizados.

Lámpara de xenón

Quemador de xenón de 150 W,
Sistema de refrigeración por agua,
Encendedor de baja emisión EM,
Modos de estabilización:
- estabilización de la corriente eléctrica (distorsiones < 1%),
- estabilización de la potencia eléctrica,
- estabilización de la intensidad luminosa (solución única para proporcionar una iluminación constante de la muestra durante el experimento),
Intensidad máxima de radiación sobre la muestra: 35 mW/cm2

Rueda de filtros

Hasta seis filtros en el carrusel,
Dos filtros de borde (paso largo) suministrados por defecto: 400 nm y 510 nm,
Filtro Air Mass 1.5G,

Potenciostato

Rango de potencial de polarización: -5 V ÷ 5 V,
Rangos de corriente: 10 nA, 100 nA, 1 µA, 10 µA, 100 µA, 1 mA, 10 mA,
Resolución de corriente: de 1 pA a 100 nA (en función del rango),

Controlador

Velocidad máxima de muestreo: 1 kMuestra/s,
Conexión con el PC: mediante USB 2.0,
Dos entradas de fotodiodo que pueden manejarse simultáneamente,
Toma RS485 para controlar dispositivos

,

Monocromador

Dos rendijas de entrada para dos fuentes de luz separadas,
Selección automatizada de la fuente de luz,
Hasta tres rejillas en la torreta,
Un espejo y dos rejillas instaladas por defecto: optimizadas para 300 nm y 500 nm, ambas con 1200 ranuras/mm,
Rango espectral: 200 ÷ 1200 nm (dependiente de las rejillas),
Conmutación automatizada de la posición de la torreta, operada vía software,
Rendijas motorizadas, controladas vía software,
Rango de apertura de las rendijas de entrada y salida: 0 ÷ 5 mm,
Obturador interno motorizado que proporciona un corte total del haz de luz, controlado mediante software,
Resolución espectral máxima: 0,1 nm (depende de la anchura de las rendijas de entrada y salida),

Revólver de LED

10 ranuras para LED,
Juego de LED por defecto: 365 nm, 385 nm, 405 nm, 450 nm, 520 nm, 590 nm, 630 nm, 740 nm, 840 nm, blanco (3000 K),
Selección de LED personalizada disponible,
Potencia eléctrica típica de los LED: 3W,
Modulación de la intensidad luminosa: formas de onda cuadradas, sinusoidales, triangulares, en diente de sierra con amplitud e intensidad luminosa de polarización ajustables,
Gama de frecuencias de modulación luminosa: 1 µHz ÷ 10 kHz

.

Cámara de impedancia

Gama de frecuencias: 1 mHz ÷ 1 MHz,
Frecuencias de muestreo: 1,22 kHz ÷ 10 MHz,
Rangos de corriente: 1 mA, 100 μA, 10 μA, 1 μA, 100 nA, 10 nA,
Resolución de corriente: < 1 pA,
Intervalo de tensión: -1 V ÷ 1 V,
Resolución de tensión: < 100 μV

,

Salida típica de intensidad luminosa del espectrómetro fotoeléctrico grande

La intensidad luminosa producida en la muestra depende de la longitud de onda y de la anchura de las rendijas de entrada y salida. En la imagen, una intensidad luminosa típica de la lámpara de xenón y dos rejillas de 1200 gr/mm: optimizadas para 300 nm y para 500 nm instaladas en el monocromador.