|
|
Analýza profilu povrchů pomocí interferometrie nízké koherence
Pikálek, Tomáš ; Novák, Jiří (oponent) ; Buchta, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce se zabývá interferometrií nízké koherence, zejména jejím využitím v kombinaci s laserovou interferometrií pro optickou analýzu profilu povrchů. Uvádí principy laserové interferometrie se zaměřením na přesné měření délek a také principy interferometrie nízké koherence. Detailně popisuje metody detekce středu interferenčního proužku v interferometrii nízké koherence a jejich implementaci do prostředí MATLAB. Na základě měření a numerické simulace srovnává přesnost popsaných metod při detekci profilu povrchů, odolnost vůči disperzi a výpočetní náročnost a vybírá nejvhodnější metodu pro použití při analýze profilu povrchů. Popisuje také návrh a realizaci experimentální sestavy pro optické měření profilu povrchů kombinující možnosti laserové interferometrie a interferometrie nízké koherence, měření provedená na této sestavě a zpracování naměřených dat. Pro naměřené hodnoty jsou stanoveny nejistoty a hodnoty jsou srovnány s referenčním měřením.
|
|
|
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.
|
|
|
SMV-2020-29: Optický zdroj záření s měnitelnou koherentní délkou
Lazar, Josef ; Buchta, Zdeněk ; Pikálek, Tomáš
Tento laserový systém kombinující tři světelné zdroje s různými délkami koherence byl vyvinut pro pokročilé interferometrické techniky založené na interferometru Twyman-Green, který kontroluje složité optické sestavy se sekvencí odrážejících optických povrchů. Zavádí jedinečný koncept redukce nežádoucích „mrtvých proužků“ generovaných více odrazy. Do kontroly kvality ji zavádí optická výrobní společnost Meopta-optika a připravuje se výroba několika dalších.
|
|
|
Estimation of mechanical parameters of thin films using finite element analysis
Tinoco Navaro, Hector Andres ; Holzer, Jakub ; Pikálek, Tomáš ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Chlupová, Alice ; Kruml, Tomáš ; Hutař, Pavel
This study shows a methodology to estimate mechanical parameters of thin films by means of a bulge\ntest and a numerical approach. The methodology is based on the combination of finite element analysis with a\nclassical analytical method. Finite element modelling was conducted for monolayer (Si3N4) membranes of 2x2mm\nwith the aim to approximate both the load-deflection curves experimentally measured and the classical loaddeflection\nanalytical model. Error functions were constructed and minimized to delimit a coupled solution space\nbetween Young’s modulus and Poison’s ratio. In a traditional bulge test analysis only one of the elastic properties\ncan be determined due to that there is not unique solution in the estimations of these parameters. However, both\nelastic parameters were determined through the proposed numerical procedure which compares the deformed\nsurfaces for a specific set of optimal elastic parameters computed. Results shows that the estimated elastic\nproperties agree with corresponding values determined by other methods in the literature
|
|
|
Development of the bulge test equipment for measuring mechanical properties of thin films
Holzer, Jakub ; Pikálek, Tomáš ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Tinoco, H.A. ; Chlupová, Alice ; Kruml, Tomáš
The bulge test apparatus designed for the measurement of mechanical material properties of thin films was constructed and tested. The principle of the test is to apply pressure on a free-standing membrane, to measure the membrane shape and to analyse the results. Commercially available silicon nitride (Si3N4) thin films were used for the testing. It is shown that interferometric set-up designed and assembled for the apparatus enables precise determination of 3D shape of the whole membrane, which allows more precise determination of materials parameters compared to measurement of the height of the center of the membrane only. Fit of an analytical formula gives values of Young modulus and residual stress with very good agreement with the literature data. Moreover, FEM model of the bulged membrane was developed. The main aim of the effort is to enable measurement of plastic properties of a thin film of interest, that will be deposited on the Si3N4 membrane with known properties and bulge test will be performed on the bilayer specimen. Subsequently, the material properties of the thin film will be obtained using FEM analysis.
|
|
|
Detecting plasticity in al thin films by means of bulge test
Holzer, Jakub ; Pikálek, Tomáš ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Tinoco, H.A. ; Chlupová, Alice ; Náhlík, Luboš ; Sobota, Jaroslav ; Fořt, Tomáš ; Kruml, Tomáš
The Bulge test proved to be a useful tool for measuring elastic properties of thin films and\nfree standing membranes, particularly Young’s modulus and residual stress. The basic principle\nof bulge test is application of differential pressure on one side of the a membrane, measurement of\nthe shape of bulged surface as a function of pressure, in this case via laser interferometer, and\nevaluation of a pressure-deflection relationship. In this study, bilayer membrane consisting of a\nsilicon nitride supporting layer and an aluminium layer deposited by means of magnetron\nsputtering is subjected to the bulge test. The results clearly show signs of a non-linear behavior\nthat is caused by plastic deformation in the aluminium layer. Finite element analysis is being\ndeveloped to describe this behavior because analytical model using deflection of central point and\npressure relation falls apart in case of non-linearity.
|
|
|
Optical fiber sensors for measurement strain and vibration
Mikel, Břetislav ; Helán, R. ; Buchta, Zdeněk ; Holík, M. ; Jelínek, Michal ; Číp, Ondřej
We present optical fiber sensors to measurement strain and vibration. The sensors are based on fiber Bragg gratings (FBG). We prepared construction of strain sensors with respect to its implementation on the outer surface of concrete structures and with compensation of potential temperature drifts. These sensors are projected with look forward to maximal elongation and strength which can be applied to the sensor. Each sensor contains two optical fibers with FBGs. One FBG is glued into the sensor in points of fixation which are in the line with mounting holes. This FBG is prestressed to half of measurement range, than the stretching and pressing can be measured simultaneously by one FBG. The second FBG is placed inside the sensor without fixation to measure temperature drifts. The sensor can be used to structure health monitoring.
|
|
| |
|
|
Interferometrický systém pro měření deformace tenkých membrán
Pikálek, Tomáš ; Holzer, Jakub ; Tinoco, H.A. ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Chlupová, Alice ; Náhlík, Luboš ; Sobota, Jaroslav ; Fořt, Tomáš ; Kruml, Tomáš
Mechanické vlastnosti tenkých vrstev se mohou výrazně lišit od běžných materiálů. Příkladem metody pro jejich měření je například nanoindentace založená na zatlačování miniaturního hrotu do materiálu. Jinou metodou je tzv. bulge test, který je založen na určení mechanických vlastností (obvykle Youngova modulu a reziduálního napětí) samonosných tenkých vrstev (membrán) z jejich deformace při aplikování diferenčního tlaku z jedné jejich strany. Pro měření tvaru membrán během tohoto bulge testu byl vyvinut interferometrický systém.
|
|
| |
host ::
RSS.