长余辉材料力致发光检测系统的设计与研究

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1、硕士学位论文硕士学位论文题目:长余辉材料力致发光检测系统的设计与研究研究生陈辉专业微电子学与固体电子学指导教师季振国教授完成日期2014年12月万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文长余辉材料力致发光检测系统的设计与研究研究生：陈辉指导教师：季振国2014年12月万方数据AthesisSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignandResearchoflongpersistentluminescentmaterialmechanoluminescencephenome

2、nondetectionsystemCandidate:ChenHuiSupervisors:Prof.JiZhenguoDecember，2014万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本

3、人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着对长余辉材料研究的不断深入，其力致发光现象近年来成为相关领域的研究热点之一，特别是在力传感

4、器领域具有重要的应用前景。由于力致发光现象的强度一般很弱，普通的光电器件难以检测，实验装置通常采用高灵敏度的光电倍增管以及昂贵的高灵敏度电流检测设备，其成本高、体积大，而且重量重、工作电压高，不利于实现探测装置小型化，小功率化的要求。针对上述问题，本文设计出了一种低成本的长余辉材料力致发光测试装置，并且成功地测量到了2+3+SrAl2O4:(Eu,Dy)长余辉发光膜产生的力致发光现象。本文首先对常见的光电转换器件的原理及特性进行了阐述，通过对比分析得出，APD雪崩光电二极管具有内部增益高、体积小、成本低的优点，适合作为探测装置光电转换核心器件。

5、接下来详细分析了APD的性能参数、噪声及信噪比，得出了影响APD的灵敏度的因素，并测量了偏置电压对光电流、暗电流的影响，确定了APD的最佳工作点。接下来，本文以APD雪崩光电二极管为基础，设计了力致发光的检测装置，包括光电流检测放大模块，高压偏置电源，嵌入式数据采集模块等。由于测量到的光电流信号十分微弱，因此对弱信号的处理考虑到了诸多因素，如噪声产生的机理及特性，提出了针对性的抑制措施。在光路接收系统中，提出了滤除环境光干扰的方法。在光电流放大电路设计中，提出了提升探测弱电流信号灵敏度的方法措施。在高压偏置电源设计中，通过一种新型的电压转换器件

6、，克服了普通开关型电源噪声大，纹波高的缺点。最后，为了方便的获取采集到的有效信号，设计了简单可靠的嵌入式采集方案，包括硬件电路与软件设计两个部分，极大的方便了数据的处理与分析。2+3+通过本文所设计的测试装置，对SrAl2O4:(Eu,Dy)长余辉发光膜进行了测试，检测到了样品在冲击力下产生的力致发光现象，通过相关实验，对影响样品力致发光强度的因素进行了初步的探讨分析。关键词：长余辉发光，力致发光，APD，微光检测I万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththefurtherstudyoflongpersistentlumi

7、nescentmaterial,themechanoluminescencephenomenonofitisbecomingahotspot;ithasimportantapplicationpotentialinthefieldofmechanicalsensor.Sensetheintensityofmechanoluminescencephenomenonisveryweak,ordinaryphotovoltaicdeviceisdifficulttodetect;weoftenusethehighsensitivityPMTandcu

8、rrentsensingdevicewhichisveryexpensivetomeasureit.theequipmenthasthedisadva