Визначення товщини нанорозмірних металевих плівок оптичних сенсорів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorДорожинська, Ганна Василівна
dc.contributor.authorГригорчук, Марія Олександрівна
dc.date.accessioned2023-01-09T13:00:55Z
dc.date.available2023-01-09T13:00:55Z
dc.date.issued2022-12
dc.description.abstractenActuality of the theme. Highly sensitive optical sensors based on the phenomenon of surface plasmon resonance are used to measure low concentrations of the investigated substances and analyze processes in the nanoscale investigated layers in real time. Such sensors are widely used for the analysis of gas and liquid environments in the food, chemical, pharmaceutical industry, ecology and medicine. One of the components of sensors based on the phenomenon of surface plasmon resonance is a metal nanoscale film. It is used for the spreading of plasmons on its surface. There is a certain optimal thickness of the metal film for each wavelength of radiation, which is characterized by the minimum value of the reflection coefficient and which depends on the angular position of the minimum and the width of the reflection characteristic of the sensor. In this regard, the control and optimization of the film thickness in relation to the reduction of optical losses is an actual task. Many control methods are used to determine the thickness of nanoscale plasma-carrying layers. It is necessary to substantiate the use of a simple photometric method for determining the thickness of nanoscale films applied to a transparent dielectric substrate of optical sensors, with the aim of express control of film parameters. The object of the research is surface plasmon resonance optical sensors. The subject of the research is the process of measuring the thickness of metal layers of surface plasmon resonance sensors. The purpose of the master's thesis is to determine the influence of the thickness of nanoscale metal layers on their transmission spectra and the shape of the resonance characteristics of sensors based on the phenomenon of surface plasmon resonance, and to develop circuit solutions and system design for determining the thickness of these layers. Research methods. Spectrophotometry, refractometry based on the phenomenon of surface plasmon resonance, methods of mathematical information processing, system analysis. The scientific novelty of the work is that the study of the effect of the thickness of the metal layer on the shape of the resonance characteristic of sensors based on the phenomenon of surface plasmon resonance and spectral characteristics has been further developed, which made it possible to establish the dependence between the thickness and the corresponding transmittance coefficients of nanoscale layers and to choose the optimal wavelength of radiation. The practical value lies in the development of a system for determining the thickness of nanoscale metal films of optical sensors using the layout of an express small-sized measuring unit with low power consumption and with the selected optimal wavelength of radiation. Approbation of the work. The results of the work are covered in the following articles and publications: 1. Dorozhynska H.V., Hryhorchuk M.O., Dorozhynskyi H. V. Determination of the thickness of plasma-carrying layers by the photometric method / Optoelectronics and semiconductor technology. – 2022. – No. 57. – P. 152-159. 2. Hryhorchuk M. O., Dorozhynska H. V. Determination of the thickness of nanoscale films by the photometric method / XVIII Scientific and practical conference of students, graduate students and young scientists "Efficiency and Automation of Engineering Solutions in Instrumentation". - Kyiv, Ukraine. – December 06-07, 2022. P. 152-155.uk
dc.description.abstractukАктуальність теми. Для вимірювання низьких концентрацій досліджуваних речовин та аналізу процесів в нанорозмірних досліджуваних шарах в реальному часі використовують високочутливі оптичні сенсори на основі явища поверхневого плазмонного резонансу. Такі сенсори мають широке застосування для аналізу газових та рідких середовищ в харчовій, хімічній, фармацевтичній промисловості, в екології та медицині. Однією зі складових сенсорів на основі явища поверхневого плазмонного резонансу є металева нанорозмірна плівка для поширення плазмонів на її поверхні. Існує певна оптимальна товщина металевої плівки для кожної довжини хвилі випромінювання, яка характеризується мінімальним значенням коефіцієнту відбиття та від якої залежать кутове положення мінімуму та ширини характеристики відбиття сенсора. У зв’язку з цим актуальною задачею є контроль та оптимізація товщини плівки стосовно зниження оптичних втрат. Для того, щоб визначати товщину нанорозмірних плазмон-носійних шарів застосовують безліч методів контолю. Необхідно обґрунтувати використання простого фотометричного методу визначення товщини нанорозмірних плівок, нанесених на прозору діелектричну підкладинку оптичних сенсорів, з метою експресного контролю параметрів плівки. Об’єктом дослідження є оптичні сенсори поверхневого плазмонного резонансу. Предмет дослідження – процес визначеня товщини металевих шарів сенсорів поверхневого плазмонного резонансу. Метою магістерської роботи є визначення впливу товщини нанорозмірних металевих шарів на їх спектри пропускання та форму резонансних характеристик сенсорів на основі явища поверхневого плазмонного резонансу та розробка схемних рішень та конструкції системи для визначення товщини даних шарів. Методи дослідження. Спектрофотометрія, рефрактометрія на основі явища поверхневого плазмонного резонансу, методи математичної обробки інформації, системний аналіз. Наукова новизна роботи полягає у тому, що набуло подальшого розвитку дослідження впливу товщини металевого шару на форму резонансної характеристики сенсорів на основі явища поверхневого плазмонного резонансу та спектральні характеристики, що дозволило встановити залежність між товщиною та відповідними коефіцієнтами пропускання нанорозмірних шарів та обрати оптимальну довжину хвилі випромінювання. Практична цінність полягає в розробці системи визначення товщини нанорозмірних металевих плівок оптичних сенсорів із застосуванням макету експресної малогабаратної вимірювальної установки з малою потужністю споживання та з обраною оптимальною довжиною хвилі випромінювання. Апробація роботи. Результати роботи висвітлені в наступних статтях та публікаціях: 1. Дорожинська Г. В., Григорчук М. О., Дорожинський Г. В Визначення товщини плазмон-носійних шарів фотометричним методом / Оптоелектроніка та напівпровідникова техніка. – 2022. – №57. – С. 152-159. 2. Григорчук М. О., Дорожинська Г. В. Визначення товщини нанорозмірних плівок фотометричним методом / ХVIII Науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Ефективність та Автоматизація інженерних рішень у приладобудуванні». – Київ, Україна. – 06-07 грудня, 2022. C. 152-155.uk
dc.format.page110 с.uk
dc.identifier.citationГригорчук, М. О. Визначення товщини нанорозмірних металевих плівок оптичних сенсорів : магістерська дис. : 152 Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка / Григорчук Марія Олександрівна. – Київ, 2022. – 110 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/51769
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectповерхневий плазмонний резонанuk
dc.subjectтовщина нанорозмірних плівокuk
dc.subjectспектрофотометріяuk
dc.subjectспектральні характеристикиuk
dc.subjectsurface plasmon resonanceuk
dc.subjectthickness of nanoscale filmsuk
dc.subjectspectrophotometryuk
dc.subjectspectral characteristicsuk
dc.titleВизначення товщини нанорозмірних металевих плівок оптичних сенсорівuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Hryhorchuk_magistr.pdf
Розмір:
3.37 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ІВТ)
Магістерські роботи