Застосування трихвильової гетеродинної інтерферометрії для вимірювання товщини нанорозмірних шарів у процесі їх напилення

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЛендєл, В. В.
dc.contributor.authorСтепахно, І. В.
dc.contributor.authorЯровой, Л. К
dc.date.accessioned2023-03-01T13:03:18Z
dc.date.available2023-03-01T13:03:18Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractenThe paper proposes a new method of current measurement of the layer thickness of optical films in the process of their forming, in particular, by the method of vacuum deposition. Such films, among other things, are used to create a variety of optoelectronic devices and optical nanosensors for laboratory research in the chemical and pharmaceutical industries, for environmental monitoring. We propose a method for measuring the phase of a laser beam, which is based on heterodyne interferometry. The method of heterodyne interferometry in comparison with ordinary interference methods provides better S/N ration results due to the transfer of the investigated signal from the low frequency domain to heterodyne frequency. Our proposed approach is the three-wave heterodyne interferometry (TGI), otherwise - TWI (three waves interference). The TGI method is designed to critically increase the sensitivity to small amplitudes of laser Doppler vibrometers and increase their noise resistance. In interference gauges of optical film thickness, in refractometers, and in many other film thickness gauges as well as in laser Doppler vibrometers the investigated parameter is the phase shift of probing optical radiation. Therefore, the developments of TGI in laser Doppler vibrometers can be used to measure the phase shift. The analysis of the new method on mathematical model of TGI was provided. We have got the relations of the output signal of a three-wave heterodyne interferometer dependence on the phase shift , as well as on the thickness of optical films and on their refractive index. The simulation results show that for the optoelectronic equipment that provides with an error of up to 10 %, the absolute error of phase shift measurement, compared to the classical heterodyne interferometer, can be reduced to 103 times. The same results applies to the thickness of the optical coating layer. The paper also analyzes the results of experiments on the use of TGI in laser vibrometers and shows that they indicate the possibility of measuring the phase of optical radiation up to 10-5. The disadvantage of the proposed method is its non-linearity and, as a result, a limited linear range. Ways of extending the linear range are discussed.uk
dc.description.abstractukУ роботі запропоновано новий метод поточного вимірювання товщини шару оптичних плівок у процесі їх нанесення, зокрема методом вакуумного напилення. Такі плівки серед іншого використовуються для створення різноманітних приладів оптоелектроніки, а також в оптичних наносенсорах для лабораторних досліджень у хімічній, фармацевтичній промисловості, для екологічного моніторингу оточуючого середовища. Товщина шару оптичного матеріалу, так само, як і показник заломлення, впливають на фазовий зсув оптичного випромінювання. Обґрунтовано новий метод вимірювання фази лазерного променю, який базується на гетеродинній інтерферометрії. Запропонований нами підхід – це трихвильова гетеродинна інтерферометрія (ТГІ), інакше – TWI (three waves interference). Метод ТГІ розроблено для критичного збільшення чутливості до малих амплітуд коливань лазерних допплерівських віброметрів (ЛДВ) та підвищення їх завадозахищеності. В інтерференційних вимірювачах товщини оптичних плівок, в рефрактометрах так само, як і в ЛДВ, досліджуваним параметром є фазовий зсув зондувального оптичного випромінювання. Тому наробки ТГІ в ЛДВ можуть бути застосовані і при вимірюванні фазового зсуву. На підставі аналізу математичної моделі ТГІ отримано аналітичні залежності вихідного сигналу трихвильового гетеродинного інтерферометра від фазового зсуву, зокрема, а також товщини шару оптичних плівок та показника їх заломлення. Результати моделювання показують, що для електроннооптичної апаратури, що забезпечує похибку лише до 10 % абсолютна похибка вимірювання фазового зсуву , порівняно з класичним гетеродинним інтерферометром, може бути зменшена у 103 разів. Щодо товщини шару оптичного покриття, то теоретично абсолютна чутливість вимірювання може сягати лише кількох десятків ангстрем. У роботі також проаналізовано результати експериментів із застосування ТГІ в ЛДВ. Висновки свідчать про чутливість до зміни товщини оптичного проміжку до 10-4 мкм. Недоліком пропонованого методу є його нелінійність, і, як наслідок, обмежений лінійний діапазон. Обговорюються напрями розширення лінійного діапазону.uk
dc.format.pagerangeС. 39-45uk
dc.identifier.citationЛендєл, В. В. Застосування трихвильової гетеродинної інтерферометрії для вимірювання товщини нанорозмірних шарів у процесі їх напилення / Лендєл В. В., Степахно І. В., Яровой Л. К. // Вісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць. – 2022. – Вип. 63(1). – С. 39-45. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53227
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць, 2022, Вип. 63(1)uk
dc.subjectгетеродинна інтерферометріяuk
dc.subjectрефрактометріяuk
dc.subjectвимірювання товщини плівокuk
dc.subjectсенсориuk
dc.subjectheterodyne interferometryuk
dc.subjectrefractometryuk
dc.subjectfilm thickness measurementsuk
dc.subjectsensorsuk
dc.subject.udc535.417 +53.082.5+531.7uk
dc.titleЗастосування трихвильової гетеродинної інтерферометрії для вимірювання товщини нанорозмірних шарів у процесі їх напиленняuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-sPr_2022-63_p39-45.pdf
Розмір:
484.8 KB
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

Вісник КПІ. Серія Приладобудування: збірник наукових праць, Вип. 63(1)