RU2645008C1 - Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave - Google Patents
Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645008C1 RU2645008C1 RU2016148692A RU2016148692A RU2645008C1 RU 2645008 C1 RU2645008 C1 RU 2645008C1 RU 2016148692 A RU2016148692 A RU 2016148692A RU 2016148692 A RU2016148692 A RU 2016148692A RU 2645008 C1 RU2645008 C1 RU 2645008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sew
- radiation
- line
- plane
- sample
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 20
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бесконтактным методам исследования поверхности металлов и полупроводников посредством инфракрасного (ИК) излучения, а именно - к определению ИК спектров поглощения как самой поверхности, так и ее переходного слоя путем измерения длины распространения поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ), направляемой этой поверхностью, и может найти применение в исследованиях физико-химических процессов на поверхности твердого тела, в ИК-спектроскопии окисных и адсорбированных слоев, в оптических сенсорных устройствах и контрольно-измерительной технике.The invention relates to non-contact methods for studying the surface of metals and semiconductors by means of infrared (IR) radiation, namely, to determining the IR absorption spectra of both the surface itself and its transition layer by measuring the propagation length of a surface electromagnetic wave (SEW) directed by this surface, and may find application in studies of physicochemical processes on the surface of a solid body, in IR spectroscopy of oxide and adsorbed layers, in optical sensor devices and test equipment.
Спектроскопия поверхности твердого тела - одна из основных областей применения ПЭВ [1]. В ИК-диапазоне применяют, главным образом, абсорбционную ПЭВ-спектроскопию, в которой измеряемой величиной является длина распространения ПЭВ L (расстояние вдоль трека, на котором интенсивность поля ПЭВ уменьшается в e≈2.718 раз), достигающая в этом диапазоне 1000λ (где λ - длина волны излучения, возбуждающего ПЭВ), которая поэтому может быть измерена непосредственно. Причем, так как расстояние взаимодействия излучения с поверхностью в этом методе макроскопическое, а интенсивность поля ПЭВ максимальна на направляющей ее поверхности, то чувствительность ПЭВ-спектроскопии значительно выше чувствительности иных оптических методов контроля проводящей поверхности в ИК-диапазоне.Spectroscopy of the surface of a solid is one of the main fields of application of SEW [1]. In the IR range, mainly PEV absorption spectroscopy is used, in which the measured value is the length of the SEW propagation L (the distance along the track at which the SEW field intensity decreases by e≈2.718 times), reaching 1000λ in this range (where λ - wavelength of radiation exciting PEV), which therefore can be measured directly. Moreover, since the distance of the interaction of radiation with the surface in this method is macroscopic, and the intensity of the SEW field is maximum on the surface guiding it, the sensitivity of PEV spectroscopy is much higher than the sensitivity of other optical methods for monitoring the conducting surface in the infrared range.
Точность определения величины L, а следовательно, и точность самого метода ПЭВ-спектроскопии, пропорциональна числу N измерений интенсивности ПЭВ в различных точках трека (где N≥2) и в значительной степени зависит от стабильности условий преобразования ПЭВ в детектируемую фотоприемником объемную волну (ОВ); в частности - от неизменности величины зазора между элементом преобразования ПЭВ в ОВ и поверхностью образца в процессе перемещения этого элемента вдоль трека.The accuracy of determining the value of L, and therefore the accuracy of the method of SEW spectroscopy itself, is proportional to the number N of measurements of the intensity of the SEW at different points on the track (where N≥2) and largely depends on the stability of the conditions for the conversion of the SEW into a body wave (OV) ; in particular, from the invariability of the gap between the element of conversion of SEW into organic matter and the surface of the sample in the process of moving this element along the track.
Известно устройство для измерения длины распространения монохроматических ПЭВ ИК-диапазона, содержащее источник лазерного излучения, твердотельный образец с плоской поверхностью, направляющей ПЭВ, фиксированный относительно поверхности элемент преобразования излучения в ПЭВ, перемещаемый вдоль трека ПЭВ элемент преобразования ПЭВ в объемную волну, приемник излучения, выходящего из второго элемента преобразования, и измерительный прибор, регистрирующий сигналы с выхода фотоприемника [2]. Основными недостатками такого устройства являются низкая точность измерений, обусловленная наличием паразитных приповерхностных объемных волн, порождаемых на первом элементе преобразования в результате дифракции падающего излучения, и вариациями оптической связи между ПЭВ и вторым элементом преобразования в процессе его перемещения.A device for measuring the propagation length of IR monochromatic SEWs containing a laser source, a solid-state sample with a flat surface, a SEW guide, a radiation-to-SEW element that is fixed relative to the surface, an element for converting a SEW into a body wave moving along the SEW path, and a radiation receiver emerging from the second conversion element, and a measuring device that registers signals from the output of the photodetector [2]. The main disadvantages of such a device are the low measurement accuracy due to the presence of spurious near-surface body waves generated on the first conversion element as a result of diffraction of the incident radiation, and variations in the optical coupling between the SEW and the second conversion element during its movement.
Известно устройство для измерения длины распространения ИК ПЭВ, содержащее источник лазерного излучения, твердотельный образец, состоящий из двух частей, сопряженных плоскими поверхностями, фиксированный относительно поверхности первой (по ходу излучения) части элемент преобразования излучения в ПЭВ и подключенный к измерительному прибору фотодетектор, размещенный у края поверхности в плоскости падения излучения; причем фотодетектор имеет возможность перемещаться вдоль линии пересечения плоскости падения излучения и волноведущей поверхности, а вторая часть образца является съемной [3]. Основными недостатками такого устройства являются низкая точность измерений, обусловленная наличием паразитных приповерхностных объемных волн, порождаемых вследствие дифракции падающего излучения на первом элементе преобразования, и минимальным числом измерений (N=2) интенсивности ПЭВ: при наличии второй части образца и в ее отсутствии.A device is known for measuring the propagation length of an IR PEV containing a laser radiation source, a solid-state sample consisting of two parts conjugated by flat surfaces, an element for converting radiation into SEW fixed to the surface of the first (along the radiation) part, and a photodetector connected to the measuring device located at edges of the surface in the plane of incidence of radiation; moreover, the photo detector has the ability to move along the line of intersection of the plane of incidence of radiation and the waveguide surface, and the second part of the sample is removable [3]. The main disadvantages of this device are the low accuracy of the measurements, due to the presence of spurious near-surface body waves generated due to diffraction of the incident radiation on the first conversion element, and the minimum number of measurements (N = 2) of the SEW intensity: in the presence of the second part of the sample and in its absence.
Известно устройство для измерения длины распространения ПЭВ ИК диапазона, содержащее источник лазерного излучения, твердотельный образец с направляющей ПЭВ плоской поверхностью и ребром, перпендикулярным треку, размещенный в окружающей среде над поверхностью элемент преобразования излучения в ПЭВ, способный перемещаться вдоль трека, приемник излучения, зафиксированный относительно образца и размещенный в плоскости падения на уровне направляющей поверхности, и измерительный прибор, регистрирующий сигналы с выхода приемника [4]. Основными недостатками известного устройства являются низкая точность измерений, обусловленная наличием паразитных приповерхностных объемных волн, порождаемых при дифракции падающего излучения на элементе преобразования и вариациями оптической связи между ПЭВ и элементом преобразования в процессе его перемещения.A device is known for measuring the propagation length of an infrared electromagnetic radiation emitting device, containing a laser radiation source, a solid-state sample with an electromagnetic radiation guiding device with a flat surface and an edge perpendicular to the track, an element of radiation conversion into electromagnetic radiation located in the environment above the surface that can move along the track, a radiation receiver fixed relative to sample and placed in the plane of incidence at the level of the guide surface, and a measuring device that registers signals from the output of the receiver [4]. The main disadvantages of the known device are the low measurement accuracy due to the presence of spurious near-surface body waves generated by the diffraction of incident radiation on the conversion element and variations in the optical coupling between the SEW and the conversion element during its movement.
Известно устройство для измерения длины распространения монохроматических ПЭВ ИК диапазона, содержащее источник излучения, направляющий ПЭВ составной твердотельный образец, состоящий из примыкающих друг к другу двух частей, первая из которых является плоскогранной, а вторая - полуцилиндром с радиусом образующей меньше длины распространения, основание которого сопряжено с торцом первой части и ориентировано перпендикулярно треку, размещенный в окружающей среде над поверхностью неподвижный элемент преобразования излучения в ПЭВ, приемник излучения, размещенный в плоскости падения излучения у края второй части, а также измерительный прибор, подключенный к приемнику; причем обе части образца и приемник размещены на подвижной платформе, способной перемещаться параллельно направляющей поверхности первой части [5]. Основным недостатком такого устройства является низкая точность измерений, обусловленная изменением величины зазора между элементом преобразования и поверхностью первой части, а также смещением пучка излучения источника относительно этого элемента в процессе перемещения платформы.A device is known for measuring the propagation length of IR monochromatic SEWs, comprising a radiation source directing the SEW composite solid-state sample, consisting of two parts adjacent to each other, the first of which is flat-faced, and the second - a half-cylinder with a generatrix smaller than the propagation length, the base of which is conjugated with an end face of the first part and oriented perpendicular to the track, a stationary element of radiation conversion into SEW placed in the environment above the surface, at ISRC radiation, disposed in the plane of incidence of the radiation at the edge of the second part, and a measuring device connected to the receiver; moreover, both parts of the sample and the receiver are placed on a movable platform capable of moving parallel to the guide surface of the first part [5]. The main disadvantage of such a device is the low measurement accuracy due to a change in the gap between the conversion element and the surface of the first part, as well as the displacement of the source radiation beam relative to this element during the movement of the platform.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измерения длины распространения ИК ПЭВ, содержащее источник монохроматического излучения, твердотельный образец с направляющей волну плоской гранью, элемент преобразования излучения в ПЭВ, выполненный в виде цилиндрического сегмента, ось которого перпендикулярна плоскости падения излучения, а его выпуклая поверхность, способная направлять ПЭВ и примыкающая к грани образца, имеет протяженность линии пересечения с плоскостью падения меньше длины распространения ПЭВ, перемещаемую параллельно поверхности грани платформу, установленный на платформе и отделенный воздушным зазором от образца зеркальный элемент преобразования ПЭВ в объемное излучение, фокусирующий объектив, фотоприемник и подключенный к нему измерительный прибор [6]. Основными недостатками известного устройства являются низкое соотношение сигнал/шум, обусловленное наличием в детектируемом пучке паразитных объемных волн, излучаемых с трека при рассеянии ПЭВ на неоднородностях поверхности, а также плохая воспроизводимость результатов измерений вследствие изменения величины зазора между зеркальным элементом преобразования и гранью образца в процессе перемещения платформы.Closest to the technical nature of the claimed device is a device for measuring the propagation length of an IR PEV containing a monochromatic radiation source, a solid-state sample with a plane-guiding wave, an element of radiation conversion into a SEW made in the form of a cylindrical segment, the axis of which is perpendicular to the plane of incidence of radiation, and its convex surface, capable of guiding SEW and adjacent to the face of the sample, has a length of the line of intersection with the plane of incidence less than s propagation SEW movable parallel to the surface faces the platform mounted on the platform and separated by an air gap from the sample the mirror element convert to volumetric SEW radiation focusing lens, a photodetector and the connected measuring device [6]. The main disadvantages of the known device are the low signal to noise ratio due to the presence of parasitic body waves emitted from the track during the scattering of surface electromagnetic waves on surface inhomogeneities in the detected beam, as well as poor reproducibility of the measurement results due to a change in the gap between the mirror element of the transformation and the face of the sample during movement platforms.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение соотношения сигнал/шум и воспроизводимости результатов измерений.The technical result to which the invention is directed is to increase the signal-to-noise ratio and reproducibility of the measurement results.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения длины распространения ИК ПЭВ, содержащее источник монохроматического излучения, твердотельный образец с направляющей волну плоской гранью, элемент преобразования излучения в ПЭВ, выполненный в виде цилиндрического сегмента, ось которого перпендикулярна плоскости падения излучения, а его выпуклая поверхность, способная направлять ПЭВ, примыкает к грани образца и имеет протяженность линии пересечения с плоскостью падения меньше длины распространения ПЭВ, перемещаемую параллельно грани платформу, элемент преобразования ПЭВ в объемную волну, фотоприемник и подключенный к нему измерительный прибор, дополнительно содержит регулируемую оптическую линию задержки, состоящую из четырех зеркал, ориентированных перпендикулярно к поверхности образца и примыкающих к ней; причем ось симметрии линии перпендикулярна треку ПЭВ, одна пара зеркал линии фиксирована на треке в плоскости падения, а вторая размещена на платформе, перемещение которой ограничено направлением вдоль оси симметрии линии; кроме того, элемент преобразования ПЭВ в объемную волну идентичен элементу преобразования излучения источника в ПЭВ, но примыкает к противоположному ребру грани образца в месте ее пересечения с плоскостью падения.The technical result is achieved by the fact that a device for measuring the propagation length of an IR SEW containing a monochromatic radiation source, a solid-state sample with a plane-guiding wave, an element for converting radiation into a SEW made in the form of a cylindrical segment, the axis of which is perpendicular to the plane of radiation incidence, and its convex surface capable of directing the SEW, adjacent to the face of the sample and has a length of the line of intersection with the plane of incidence is less than the length of propagation of the SEW, we move parallel to the face of the platform, the element for converting the SEW into a body wave, a photodetector and a measuring device connected to it, additionally contains an adjustable optical delay line, consisting of four mirrors oriented perpendicular to the surface of the sample and adjacent to it; moreover, the axis of symmetry of the line is perpendicular to the SEW track, one pair of line mirrors is fixed on the track in the plane of incidence, and the second is placed on the platform, the movement of which is limited by the direction along the axis of symmetry of the line; in addition, the element for converting the SEW to the body wave is identical to the element for converting the radiation of the source into the SEW, but adjoins the opposite edge of the sample facet at the point of its intersection with the plane of incidence.
Повышение соотношения сигнал/шум достигается вследствие использования в качестве элемента преобразования ПЭВ в объемную волну не плоского зеркала (отражающего на детектор и паразитные объемные волны), а цилиндрического сегмента со способной направлять ПЭВ выпуклой поверхностью, которая надежно экранирует приемник излучения от паразитных приповерхностных объемных волн.An increase in the signal-to-noise ratio is achieved due to the use of a cylindrical segment with a convex surface capable of guiding the SEW, which reliably shields the radiation receiver from parasitic surface wave waves, as an element of the conversion of SEW into a body wave, not a flat mirror (reflecting to the detector and spurious body waves).
Повышение воспроизводимости результатов измерений обеспечивается неподвижностью обоих элементов преобразования в процессе выполнения измерений, что становится возможным в случае изменения расстояния (длины пробега), проходимого ПЭВ, путем изменения размера линии задержки, размещенной на пути распространения ПЭВ; при этом проблема сохранения величины зазора устраняется, поскольку подвижная пара зеркал линии задержки примыкает непосредственно к грани образца, направляющей ПЭВ.Improving the reproducibility of the measurement results is ensured by the immobility of both conversion elements during the measurement process, which becomes possible in case of a change in the distance (path length) traveled by the SEI by changing the size of the delay line located on the SEW propagation path; in this case, the problem of maintaining the gap value is eliminated, since the movable pair of mirrors of the delay line adjoins directly to the face of the sample, guiding the SEW.
На Фиг. 1 приведены две проекции схемы заявляемого устройства (а -ид сбоку; б - вид сверху), где 1 - источник p-поляризованного монохроматического излучения, 2 - фокусирующее цилиндрическое зеркало, образующая которого перпендикулярна плоскости падения излучения; 3 - цилиндрический элемент преобразования излучения в ПЭВ, выпуклая поверхность которого способна направлять ПЭВ и дуга которой в плоскости падения короче длины распространения ПЭВ; 4 - образец, плоская грань которого способна направлять ПЭВ; 5 - регулируемая оптическая линия задержки; 6 - неподвижное зеркало линии 5; 7, 8 - подвижные зеркала линии 5; 9 - второе неподвижное зеркало линии 5; 10 - элемент преобразования ПЭВ в объемное излучение (идентичен элементу 3); 11 - фотоприемник; 12 - электроизмерительный прибор; 13 - платформа, перемещаемая параллельно поверхности грани образца 4 вдоль оси симметрии линии 5.In FIG. 1 shows two projections of the circuit of the claimed device (a side view; b is a top view), where 1 is the source of p-polarized monochromatic radiation, 2 is a focusing cylindrical mirror, which is perpendicular to the plane of incidence of radiation; 3 - a cylindrical element for the conversion of radiation into SEW, the convex surface of which is capable of directing SEW and whose arc in the plane of incidence is shorter than the propagation length of SEW; 4 - sample, the flat face of which is capable of directing SEW; 5 - adjustable optical delay line; 6 -
Заявляемое устройство работает следующим образом. Излучение источника 1 падает на зеркало 2, которое фокусирует излучение на ребро элемента преобразования 3, имеющего радиус кривизны не менее 100⋅λ, что обеспечивает неизлучающий характер ПЭВ на искривленной поверхности. Излучение дифрагирует на ребре и с некоторой эффективностью преобразуется в ПЭВ, направляемую выпуклой поверхностью элемента 3. Достигнув второго ребра выпуклой поверхности, ПЭВ переходит на плоскую грань образца 4 и распространяется по ней с некоторым затуханием, обусловленным джоулевыми потерями в материале образца. Вследствие потерь интенсивность ПЭВ уменьшается вдоль трека по экспоненциальному закону, характеризующему длину распространения L волны. ПЭВ, дойдя до размещенной на треке регулируемой линии задержки 5, последовательно отражается от четырех ее зеркал (6, 7, 8, 9) и переходит на выпуклую поверхность элемента преобразования 10 ПЭВ в объемную волну. Дифрагируя на его свободном ребре, ПЭВ преобразуются в объемную волну, поступающую на входное окно приемника 11, сопряженного с измерительным прибором 12. Показания прибора 12 пропорциональны интенсивности детектируемой объемной волны, а следовательно, и интенсивности ПЭВ I на свободном ребре элемента 10. Изменив расстояние между парой неподвижных зеркал (6 и 9) и парой подвижных зеркал (7 и 8) линии 5 с помощью платформы 13, на которой укреплены зеркала 7 и 8, вновь регистрируют интенсивность ПЭВ, прошедшей в этот раз иное расстояние по образцу 4. Тогда длина распространения ПЭВ L может быть рассчитана по формуле [1]:The inventive device operates as follows. The radiation of source 1 is incident on
где |Δx| - изменение расстояния между парами зеркал линии 5; I1 и I2 - сигналы, регистрируемые прибором 12 до и после изменения длины линии 5. Выполнив измерения и расчеты значений L для большого числа расстояний x, пробегаемых ПЭВ, находят среднее значение L. Многократность измерений и усреднение их результатов способствуют повышению точности определения L.where | Δx | - change the distance between the pairs of mirrors of
Ключевым моментом, позволяющим повысить воспроизводимость результатов измерений при использовании заявляемого устройства, является неподвижность обоих элементов преобразования (3 и 10) в процессе выполнения измерений, поскольку изменение длины пробега ПЭВ обеспечивается изменением длины линии 5, подвижные зеркала (7 и 8) которой примыкают непосредственно к грани образца 4, направляющей ПЭВ.The key point to improve the reproducibility of the measurement results when using the inventive device is the immobility of both conversion elements (3 and 10) during the measurement process, since the change in the SEW path length is provided by the change in the length of the
В качестве примера применения заявляемого устройства рассмотрим возможность измерения длины распространения ПЭВ L, генерируемой излучением с λ=130 мкм на поверхности золота, напыленного на плоскую поверхность размещенной в воздухе полированной стеклянной подложки и содержащего покровный слой сульфида цинка толщиной 0.5 мкм. Известно, что в этом случае L≈280 мм [6]. Пусть стеклянная подложка имеет размер 100×100 мм, что обеспечивает максимальную длину линии 5, равную ≈70 мм, и максимальную длину пробега ПЭВ, равную 240 мм (100 мм + 2×70 мм). Тогда при шаге изменения длины линии 5, равном 10 мкм, и минимальной ее длине, равной 20 мм, число измерений N интенсивности ПЭВ будет равно 5000, что гарантирует малую статистическую погрешность определения величины L. С другой стороны, экранирование приемника 11 от паразитных засветок выпуклой поверхностью элемента 10 обеспечивает большое соотношение сигнал/шум, а неподвижность обоих элементов преобразования (3 и 10) в процессе многократных измерений - высокую воспроизводимость усредненного значения длины распространения ПЭВ.As an example of the application of the inventive device, we consider the possibility of measuring the propagation length of the SEW L generated by radiation with λ = 130 μm on the surface of gold sprayed on a flat surface of a polished glass substrate placed in the air and containing a 0.5 μm thick zinc coating layer. It is known that in this case L≈280 mm [6]. Let the glass substrate have a size of 100 × 100 mm, which ensures a maximum line length of 5 equal to ≈70 mm and a maximum path length of the SEW equal to 240 mm (100 mm + 2 × 70 mm). Then, with a step of changing the length of
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое устройство позволяет увеличить соотношение сигнал/шум в процессе измерений за счет экранирования приемника от паразитных засветок выпуклой поверхностью элемента преобразования ПЭВ в детектируемое приемником объемное излучение, а также повысить воспроизводимость результатов измерений вследствие обеспечения неподвижности обоих элементов преобразования за счет изменения длины пробега ПЭВ путем изменения длины размещенной на треке ПЭВ линии задержки, зеркала которой примыкают к поверхности образца.Thus, in comparison with the prototype, the claimed device allows to increase the signal-to-noise ratio during measurements by shielding the receiver from spurious illumination by the convex surface of the PSI conversion element into the volume radiation detected by the receiver, and also increasing the reproducibility of measurement results due to the immobility of both conversion elements due to changes in the path length of the SEW by changing the length of the delay line placed on the SEV track, the mirrors of which are adjacent to erhnosti sample.
Источники информацииInformation sources
1. Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред / Под ред. В.М. Аграновича и Д.Л. Миллса. - М.: Наука, 1985. - 525 с.1. Surface polaritons. Electromagnetic waves on surfaces and media interfaces / Ed. V.M. Agranovich and D.L. Mills. - M .: Nauka, 1985 .-- 525 p.
2. Жижин Г.Н., Москалева М.А., Шомина Е.В., Яковлев В.А. Селективное поглощение ПЭВ, распространяющейся по металлу в присутствии тонкой диэлектрической пленки // Письма в ЖЭТФ, 1976, т. 24, Вып. 4, с. 221-225.2. Zhizhin G.N., Moskaleva M.A., Shomina E.V., Yakovlev V.A. Selective absorption of SEW propagating through a metal in the presence of a thin dielectric film // Letters in JETP, 1976, v. 24, Issue. 4, p. 221-225.
3. Жижин Г.Н., Мустафина О.М., Никитин А.К. Устройство для измерения длины распространения ПЭВ ИК-диапазона // Патент РФ на изобретение №2380664. - Бюл. №3 от 27.01.2010 г.3. Zhizhin G.N., Mustafina O.M., Nikitin A.K. A device for measuring the propagation length of an infrared sewband // RF Patent for the invention No. 2380664. - Bull.
4. Gerasimov V.V., Knyazev В.А., Nikitin А.K., Zhizhin G.N. A way to determine the permittivity of metallized surfaces at terahertz frequencies // Applied Physics Letters, 2011, v. 98, No. 17, 171912.4. Gerasimov V.V., Knyazev V.A., Nikitin A.K., Zhizhin G.N. A way to determine the permittivity of metallized surfaces at terahertz frequencies // Applied Physics Letters, 2011, v. 98, No. 17, 171912.
5. Никитин A.K., Жижин Г.Н., Князев Б.А., Никитин В.В. Устройство для измерения длины распространения монохроматических поверхностных электромагнитных волн инфракрасного диапазона // Патент РФ на изобретение №2470269, Бюл. №35 от 20.12.2012 г.5. Nikitin A.K., Zhizhin G.N., Knyazev B.A., Nikitin V.V. A device for measuring the propagation length of monochromatic surface electromagnetic waves of the infrared range // RF patent for the invention No. 2470269, Bull. No 35 on December 20, 2012
6. Gerasimov V.V., Knyazev В.А., Lemzyakov A.G., Nikitin A.K., Zhizhin G.N. Growth of terahertz surface plasmon propagation length due to thin-layer dielectric coating // Journal of the Optical Society of America (B), 2016, v.33, Is. 11, p. 2196-2203. (прототип)6. Gerasimov V.V., Knyazev V.A., Lemzyakov A.G., Nikitin A.K., Zhizhin G.N. Growth of terahertz surface plasmon propagation length due to thin-layer dielectric coating // Journal of the Optical Society of America (B), 2016, v. 33, Is. 11, p. 2196-2203. (prototype)
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148692A RU2645008C1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148692A RU2645008C1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2645008C1 true RU2645008C1 (en) | 2018-02-15 |
Family
ID=61227023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148692A RU2645008C1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2645008C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2681427C1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave |
| RU2699304C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-09-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Apparatus for determining the propagation length of a surface electromagnetic wave in the infrared range during a single radiation pulse |
| RU2703772C1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-10-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Apparatus for measuring the propagation length of an infrared surface electromagnetic wave |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400714C1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method of determining attenuation coefficient of surface electromagnetic waves in infrared range during one radiation pulse |
| JP2012132886A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-12 | Konica Minolta Holdings Inc | Method and device for measuring optical characteristics of dielectric on metal thin film |
| RU2470269C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Device to measure length of propagation of monochromatic surface electromagnetic waves of infrared range |
| RU2512659C2 (en) * | 2012-07-03 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Method to measure length of distribution of infra-red superficial plasmons on real surface |
-
2016
- 2016-12-12 RU RU2016148692A patent/RU2645008C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400714C1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method of determining attenuation coefficient of surface electromagnetic waves in infrared range during one radiation pulse |
| JP2012132886A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-12 | Konica Minolta Holdings Inc | Method and device for measuring optical characteristics of dielectric on metal thin film |
| RU2470269C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Device to measure length of propagation of monochromatic surface electromagnetic waves of infrared range |
| RU2512659C2 (en) * | 2012-07-03 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Method to measure length of distribution of infra-red superficial plasmons on real surface |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2681427C1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave |
| RU2699304C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-09-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Apparatus for determining the propagation length of a surface electromagnetic wave in the infrared range during a single radiation pulse |
| RU2703772C1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-10-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Apparatus for measuring the propagation length of an infrared surface electromagnetic wave |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2318192C1 (en) | Plasmon-based terahertz-range spectrometer for examination of conductive surface | |
| CN107132029B (en) | Method for simultaneously measuring reflectivity, transmittance, scattering loss and absorption loss of high-reflection/high-transmission optical element | |
| US6992770B2 (en) | Sensor utilizing attenuated total reflection | |
| RU2645008C1 (en) | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave | |
| CN107764776B (en) | Multi-wavelength adjustable surface plasma resonance imaging device and application thereof | |
| US7057731B2 (en) | Measuring method and apparatus using attenuated total reflection | |
| RU2681427C1 (en) | Device for measuring the length of infrared surface of the electromagnetic wave | |
| RU2512659C2 (en) | Method to measure length of distribution of infra-red superficial plasmons on real surface | |
| RU2380664C1 (en) | Device for measuring propagation length of surface electromagnetic waves in infrared band | |
| US6831747B2 (en) | Spectrometry and filtering with high rejection of stray light | |
| RU2477841C2 (en) | Infrared amplitude-phase plasmon spectrometer | |
| RU2380665C1 (en) | Device for determining absorption coefficient of surface electromagnetic waves in infrared band | |
| RU2703772C1 (en) | Apparatus for measuring the propagation length of an infrared surface electromagnetic wave | |
| KR101721976B1 (en) | Terahertz sensor | |
| RU2709600C1 (en) | Michelson interferometer for determination of refraction index of surface plasmon-polaritons of terahertz range | |
| RU2703941C1 (en) | Apparatus for converting infrared radiation into a surface electromagnetic wave on a flat face of a conductive body | |
| US7075657B2 (en) | Surface plasmon resonance measuring apparatus | |
| RU2625641C1 (en) | Device for measuring distribution of field of infrared surface electromagnetic wave on their track | |
| JP2004245674A (en) | Radiation temperature measuring apparatus | |
| RU2828616C1 (en) | Device for measuring depth of penetration of field of infrared surface plasmon polaritons into air | |
| RU2699304C1 (en) | Apparatus for determining the propagation length of a surface electromagnetic wave in the infrared range during a single radiation pulse | |
| RU2653590C1 (en) | Interferometer for determining reflective index of infrared surface electromagnetic wave | |
| RU2491533C1 (en) | Method to determine depth of penetration of field of terahertz surface plasmons into environment | |
| RU2629909C1 (en) | Static device for determining distribution of field intensity of infrared surface electromagnetic wave along its track | |
| RU168403U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING HETEROGENEITY ON FLAT BOUNDARIES OF A FLOW OF SINGLE TYPE CONDUCTING PRODUCTS IN INFRARED RADIATION |