Применение автоматизированного адаптивного интерферометра для исследования наносмещений микрообъектов

Федеральное агентство по образованию

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра физики атомов и молекул

ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АДАПТИВННОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСМЕЩЕНИЙ МИКРООБЪЕКТОВ

Исполнитель

Студент группы 141б Ефимов Т.А.

Руководитель Ромашко Р.В.

Владивосток 2010г.

Содержание

Введение. 3

1. Теоретические основы.. 5

1.1 Принцип действия адаптивного интерферометра. 5

1.2 Фоторефрактивный эффект. 6

1.3 Ортогональная геометрия взаимодействия световых волн в фоторефрактивном кристалле. 9

2. Экспериментальная часть. 11

2.1 Экспериментальная установка. 11

2.2. Исследуемые объекты.. 12

2.3 Методика эксперимента. 13

2.4 Экспериментальные результаты.. 15

Заключение. 17

Список литературы.. 18

Приложение. 20

Программа «motor control for 8DCMC1. 20

Введение

Регистрация колебаний и смещений микрообъектов является важнейшей задачей при разработке, создании и применении различных осцилляторов, резонаторов, микро- и нано- электромеханических систем. Такие системы применяются в химии и биологии, служат датчиками физических величин, например, для измерения малых и сверхмалых масс [1-3].

Особенностью исследования микрообъектов, микромеханических систем является то, что амплитуда собственных колебаний не превышает десятков нанометров, при этом сами объекты и измерительная система в целом подвергаются неконтролируемым шумовым воздействиям внешней среды.

Интерферометрические измерительные системы являются наиболее чувствительными инструментами для исследования широкого класса физических величин, в том числе параметров механических колебаний объектов. Вместе с тем высокая чувствительность любого интерферометра делает его в значительной степени подверженным влиянию внешних факторов (изменению температуры, давления, неконтролируемых деформаций, микросейсмических вибраций и пр.)

Для исследования механических параметров микрообъектов в настоящей работе был применен адаптивный интерферометр, основанный на использовании двухволнового взаимодействия в фоторефрактивных кристаллах [4]. Адаптивные интерферометры являются высокоэффективными системами измерения малых фазовых изменений в условиях неконтролируемых воздействий окружающей среды. Под высокой эффективностью адаптивного интерферометра понимается высокая чувствительность и высокая помехозащищенность, обеспечиваемые интерферометрическим принципом измерения, голографическим принципом восстановления фронта световой волны (включая, сколь угодно сложные, например, спекловые) и адаптивными свойствами динамической голограммы, используемой для объединения световых пучков [5].

Таким образом, применение адаптивного интерферометра позволяет обеспечить стабильность параметров измерительной системы, а так же, благодаря постоянной перезаписи динамической голограммы в фоторефрактивном кристалле, осуществить фильтрацию низкочастотных шумов.

Целью данной работы является разработка, практическая реализация и исследование системы регистрации малых колебаний микрообъектов на основе адаптивного интерферометра.

1. Теоретические основы 1.1 Принцип действия адаптивного интерферометра

Отличие адаптивного интерферометра от классического заключается в том, что в первом вместо обычного светоделительного элемента (куба или зеркала) используется среда, в которой постоянно записывается динамическая голограмма [5].

Формирование голограммы происходит в фоторефрактивном кристалле непосредственно при попадании на него оптического излучения. Дополнительная обработка (проявление, фиксация и т.п.) не требуется. Таким же образом, при помощи света голограмма может быть стерта. Свет вызывает внутри кристалла перераспределение зарядов, и в течение характерного времени (времени записи) устанавливается динамическое равновесие между распределениями интенсивности записывающего света и электрического заряда. Если параметры световых волн, формирующих голограмму, изменяются быстро, за время меньше времени записи, то голограмма не успевает следовать за ними. К «быстрым» здесь следует отнести изменения, вызванные воздействием исследуемого объекта (или физической величины). Для таких изменений голограмма будет «заморожена» (аналог статической голограммы), что обеспечит преобразование на ней световых волн и получение информации об объекте.

В противном случае, если параметры световых волн меняются медленно (за время, превышающее характерное время записи), что, как правило, характерно для большинства температурных влияний или, например, медленного накопления механических напряжений в исследуемом объекте, то в кристалле запишется новая голограмма, заменив старую. Как следствие, изменения параметров световых волн, а, следовательно, и отрицательное влияние внешних факторов на измерительную систему будут компенсированы изменениями, произошедшими в голограмме. В этом заключается общий принцип адаптивности измерительной системы на основе применения динамических голограмм. Таким образом, динамическая голограмма является своего рода фильтром низких частот, что позволяет компенсировать влияние на интерферометр любых медленно изменяющихся внешних воздействий.

1.2 Фоторефрактивный эффект

адаптивный интерферометр световая волна

Запись

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать