|
|
Analýza a ověření metody měření indexu lomu vzduchu pro laserovou interferometrii
Pikálek, Tomáš ; Novák,, Jiří (oponent) ; Buchta, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce se zabývá teoretickou analýzou a experimentálním ověřením nové přímé metody měření indexu lomu vzduchu, která využívá kombinaci laserové interferometrie a interferometrie nízké koherence. Základem metody je Michelsonův interferometr s trvale evakuovanou dvoukomorovou kyvetou. Rozdíl optických drah v komorách kyvety, který závisí na indexu lomu vzduchu, je nejprve vypočítán přibližně ze dvou bílých interferenčních signálů. Jejich analýzou ve frekvenční oblasti je zjištěna závislost fázového posunutí způsobeného vzduchem na vlnové délce ve vakuu, která je následně fitována teoretickou závislostí sestavenou pomocí Edlénových rovnic, čímž je získáno fázové posunutí pro vlnovou délku laseru. Pomocí dvojice laserových interferenčních signálů je tato hodnota zpřesněna a použita pro výpočet indexu lomu vzduchu. Nová metoda byla experimentálně ověřena, přičemž naměřené hodnoty byly srovnány se dvěma referenčními metodami, a byly též vyhodnoceny nejistoty provedených měření.
|
|
| |
|
|
Pokročilé interferometrické metody pro souřadnicové odměřování
Holá, Miroslava ; Klapetek,, Petr (oponent) ; Mrňa, Libor (oponent) ; Lazar, Josef (vedoucí práce)
Disertační práce tematicky spadá do oborů Metrologie délky a Nanometrologie. Nanometrologie se zabývá dimenzionálním měřením mikro a nanostruktur s vysokým prostorovým rozlišením, typicky v řádu nanometrů. Rozvoj tohoto oboru souvisí s rozvojem nanotechnologií, kde se uplatňují měřicí metody kombinující zobrazování pomocí mikroskopických technik s odměřováním s rozlišením a přesností na nanometrové úrovni. K měření rozměrů nanostruktur se zde využívá laserová interferometrie, která je v současné době nejpřesnější měřicí technikou dimenzionálních veličin. Požadavky měření na nanometrové úrovni vedou ke snahám posouvat limity interferometrického rozlišení a přesnosti. Interferometrické odměřování je v přesnosti měření limitováno především vlivem indexu lomu vzduchu. V první části práce je uveden teoretický rozbor jednotlivých části laserového interferometru. Druhá část práce je věnována problematice vlivu indexu lomu vzduchu na interferometrické odměřování a výslednou nejistotu měření. Experimentálně ověřuji koncept kompenzace vlivu indexu lomu vzduchu pomocí stabilizace vlnové délky laserového zdroje na mechanickou referenci. V prvním případě se jedná o interferometr se stojatou vlnou vybuzenou v pasivním rezonátoru s odměřováním polohy pomocí unikátního transparentního fotodetektoru, který je schopen detekovat interferenční maxima a minima podél osy svazku v rezonátoru. Dále demonstruji experimentální měřicí sestavu, jejíž předností je sloučení interferometru a refraktometru do jednoho systému. Toto uspořádání eliminuje zdroje chyb způsobené růzností poloh svazku měřicího index lomu (refraktometr) a svazku měřicího vzdálenost (interferometr). Experimentální sestava je využita ke studiu chování proudění vzduchu (okolního prostředí) v závislosti na změně délky měřicích ramen interferometrů. Toto studium je prováděno s důrazem na potenciální aplikace v souřadnicových měřicích systémech v metrologii délky. Stabilizace vlnové délky na mechanickou referenci představuje snížení příspěvku vlivu indexu lomu vzduchu do celkové nejistoty měření o jeden až dva řády. Na základě získaných výsledků navrhuji nová uspořádání interferometrů pro odměřování polohy, kombinující délkovou interferometrii a tracking refraktometr pro on-line kompenzaci fluktuací indexu lomu vzduchu s blízkými svazky. Ve třetí části práce popisuji realizaci interferometrických systémů pro konkrétní aplikace. Pro průmyslové prostředí je určen koncept interferometrické délkové sondy, která umožňuje nanometrové odměřování pomocí zjednodušené konstrukce interferometru. Pro souřadnicové odměřování polohy vzorku až v šesti stupních volnosti jsem realizovala kompaktní modulární interferometrický systém, který je unikátní optickou částí a stabilizovaným laserovým zdrojem. Pro odměřování polohy vzorku v komoře elektronového litografu jsem navrhla a realizovala diferenční interferometr, který pracuje v blízké infračervené oblasti a využívá novou detekční metodu, která byla vyvinuta pro tento systém. Ve čtvrté části uvádím realizaci vysokorychlostního interferometru v diferenčním uspořádání, který umožňuje vyhodnocení vysokocyklové únavy v materiálovém inženýrství. Tento způsob studia vysokocyklové únavy by měl být přínosem jak pro základní výzkum, tak i inženýrskou praxi.
|
|
|
Atmosférická korekční jednotka pro laserový interferometr
Kučera, Stanislav ; Drexler, Petr (oponent) ; Szabó, Zoltán (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem, realizací a testováním zařízení pro potlačení vlivu fluktuací atmosférických podmínek při měření velmi malých délkových změn laserovým interferometrem. Nežádoucí a náhodné změny atmosférických podmínek – teploty, tlaku, relativní vlhkosti a chemického složení vzduchu podstatně ovlivňují jeho index lomu, tedy i vlnovou délku laserového světla v tomto prostředí. Fyzikální vlastnosti vzduchu jsou měřeny vysoce přesnými senzory. Výpočet aktuální vlnové délky je periodicky prováděn podle Edlénových rovnic. Zařízení zpracovává analogové výstupní signály přijímače interferometru s homodynní detekcí a provádí korekci atmosféry v reálném čase. Zařízení je vybaveno rozhraním pro záznam dat do osobního počítače.
|
|
|
Pokročilé interferometrické metody pro souřadnicové odměřování
Holá, Miroslava ; Klapetek,, Petr (oponent) ; Mrňa, Libor (oponent) ; Lazar, Josef (vedoucí práce)
Disertační práce tematicky spadá do oborů Metrologie délky a Nanometrologie. Nanometrologie se zabývá dimenzionálním měřením mikro a nanostruktur s vysokým prostorovým rozlišením, typicky v řádu nanometrů. Rozvoj tohoto oboru souvisí s rozvojem nanotechnologií, kde se uplatňují měřicí metody kombinující zobrazování pomocí mikroskopických technik s odměřováním s rozlišením a přesností na nanometrové úrovni. K měření rozměrů nanostruktur se zde využívá laserová interferometrie, která je v současné době nejpřesnější měřicí technikou dimenzionálních veličin. Požadavky měření na nanometrové úrovni vedou ke snahám posouvat limity interferometrického rozlišení a přesnosti. Interferometrické odměřování je v přesnosti měření limitováno především vlivem indexu lomu vzduchu. V první části práce je uveden teoretický rozbor jednotlivých části laserového interferometru. Druhá část práce je věnována problematice vlivu indexu lomu vzduchu na interferometrické odměřování a výslednou nejistotu měření. Experimentálně ověřuji koncept kompenzace vlivu indexu lomu vzduchu pomocí stabilizace vlnové délky laserového zdroje na mechanickou referenci. V prvním případě se jedná o interferometr se stojatou vlnou vybuzenou v pasivním rezonátoru s odměřováním polohy pomocí unikátního transparentního fotodetektoru, který je schopen detekovat interferenční maxima a minima podél osy svazku v rezonátoru. Dále demonstruji experimentální měřicí sestavu, jejíž předností je sloučení interferometru a refraktometru do jednoho systému. Toto uspořádání eliminuje zdroje chyb způsobené růzností poloh svazku měřicího index lomu (refraktometr) a svazku měřicího vzdálenost (interferometr). Experimentální sestava je využita ke studiu chování proudění vzduchu (okolního prostředí) v závislosti na změně délky měřicích ramen interferometrů. Toto studium je prováděno s důrazem na potenciální aplikace v souřadnicových měřicích systémech v metrologii délky. Stabilizace vlnové délky na mechanickou referenci představuje snížení příspěvku vlivu indexu lomu vzduchu do celkové nejistoty měření o jeden až dva řády. Na základě získaných výsledků navrhuji nová uspořádání interferometrů pro odměřování polohy, kombinující délkovou interferometrii a tracking refraktometr pro on-line kompenzaci fluktuací indexu lomu vzduchu s blízkými svazky. Ve třetí části práce popisuji realizaci interferometrických systémů pro konkrétní aplikace. Pro průmyslové prostředí je určen koncept interferometrické délkové sondy, která umožňuje nanometrové odměřování pomocí zjednodušené konstrukce interferometru. Pro souřadnicové odměřování polohy vzorku až v šesti stupních volnosti jsem realizovala kompaktní modulární interferometrický systém, který je unikátní optickou částí a stabilizovaným laserovým zdrojem. Pro odměřování polohy vzorku v komoře elektronového litografu jsem navrhla a realizovala diferenční interferometr, který pracuje v blízké infračervené oblasti a využívá novou detekční metodu, která byla vyvinuta pro tento systém. Ve čtvrté části uvádím realizaci vysokorychlostního interferometru v diferenčním uspořádání, který umožňuje vyhodnocení vysokocyklové únavy v materiálovém inženýrství. Tento způsob studia vysokocyklové únavy by měl být přínosem jak pro základní výzkum, tak i inženýrskou praxi.
|
|
|
Atmosférická korekční jednotka pro laserový interferometr
Kučera, Stanislav ; Drexler, Petr (oponent) ; Szabó, Zoltán (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem, realizací a testováním zařízení pro potlačení vlivu fluktuací atmosférických podmínek při měření velmi malých délkových změn laserovým interferometrem. Nežádoucí a náhodné změny atmosférických podmínek – teploty, tlaku, relativní vlhkosti a chemického složení vzduchu podstatně ovlivňují jeho index lomu, tedy i vlnovou délku laserového světla v tomto prostředí. Fyzikální vlastnosti vzduchu jsou měřeny vysoce přesnými senzory. Výpočet aktuální vlnové délky je periodicky prováděn podle Edlénových rovnic. Zařízení zpracovává analogové výstupní signály přijímače interferometru s homodynní detekcí a provádí korekci atmosféry v reálném čase. Zařízení je vybaveno rozhraním pro záznam dat do osobního počítače.
|
|
|
Analýza a ověření metody měření indexu lomu vzduchu pro laserovou interferometrii
Pikálek, Tomáš ; Novák,, Jiří (oponent) ; Buchta, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce se zabývá teoretickou analýzou a experimentálním ověřením nové přímé metody měření indexu lomu vzduchu, která využívá kombinaci laserové interferometrie a interferometrie nízké koherence. Základem metody je Michelsonův interferometr s trvale evakuovanou dvoukomorovou kyvetou. Rozdíl optických drah v komorách kyvety, který závisí na indexu lomu vzduchu, je nejprve vypočítán přibližně ze dvou bílých interferenčních signálů. Jejich analýzou ve frekvenční oblasti je zjištěna závislost fázového posunutí způsobeného vzduchem na vlnové délce ve vakuu, která je následně fitována teoretickou závislostí sestavenou pomocí Edlénových rovnic, čímž je získáno fázové posunutí pro vlnovou délku laseru. Pomocí dvojice laserových interferenčních signálů je tato hodnota zpřesněna a použita pro výpočet indexu lomu vzduchu. Nová metoda byla experimentálně ověřena, přičemž naměřené hodnoty byly srovnány se dvěma referenčními metodami, a byly též vyhodnoceny nejistoty provedených měření.
|
|
| |
host ::
RSS.