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Fernando Moreno Madrid, 6 de abril 2005

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Determinación de tamaños de microestructuras sobre sustratos mediante técnicas de difusión de luz. Fernando Moreno Madrid, 6 de abril 2005. F. Moreno UC. GRUPO DE ÓPTICA (Dpto. Física Aplicada) F. González J. M. Saiz O. Merchiers (Becario) P. Albella (Becario). F. Moreno UC.

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Presentation Transcript
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Determinación de tamaños de

microestructuras sobre sustratos

mediante técnicas de difusión de luz

Fernando Moreno

Madrid, 6 de abril 2005

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F. Moreno UC

GRUPO DE ÓPTICA

(Dpto. Física Aplicada)

F. González

J. M. Saiz

O. Merchiers (Becario)

P. Albella (Becario)

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F. Moreno UC

Difusión de luz

por superficies con

partículas

Difusión de luz

por superficies

Problema inverso

“Optical Particle Sizing”

  • Tamaño
  • Forma
  • Propiedades Ópticas
  • Polidispersidad
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F. Moreno UC

Introducción

Modelo Teórico

Desarrollo de Técnicas

Muestras Monodispersas

Muestras Polidispersas

Aplicación Experimental

slide5
F. Moreno UC

Aplicaciones

 Detección de contaminantes

 Industria de Semiconductores

 SERS (biosensores)

 Generación de Ondas Superficiales

 Caracterización de Partículas

Investigación Básica

 Problema electromagnético de interés

 Modelización de superficies más complejas

Difusión de Luz por

Partículas sobre Substratos

 Rango del visible

Partículas del orden de la longitud de onda incidente, l

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F. Moreno UC

La presencia de partículas modifica los patrones de difusión de luz

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F. Moreno UC

Introducción

Modelo Teórico

Desarrollo de Técnicas

Muestras Monodispersas

Muestras Polidispersas

Aplicación Experimental

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F. Moreno UC

1

2

3

4

MDIM

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F. Moreno UC

MDIM

1

2

3

4

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F. Moreno UC

MDIM

Modelo - Experimento

Cilindro Oro R 0.55 mm sobre substrato de Oro

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F. Moreno UC

MDIM

Características del modelo

 Sencillo

 Transparente

 Rápido de computación

 Fiable

 Válido para esferas y cilindros metálicos

Física del problema

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F. Moreno UC

Introducción

Modelo Teórico

Desarrollo de Técnicas

Muestras Monodispersas

Muestras Polidispersas

Aplicación Experimental

slide13
F. Moreno UC

Fibra R  0.55 mm

Esferas R  0.55 mm

Esferas R  1.58 mm

slide14
F. Moreno UC

qi =0º

Diagramas de Difusión a Incidencia Fija

Ch

Dg

l/2

E

Laser

D

L

A

M

RM

E

RA

Laboratorio

(Oscuro)

Cilindro R 0.55 mm

Exterior

Amplificador síncrono

PC

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F. Moreno UC

qi

qs

Seguimiento de Mínimos

m=1f [0º:12º]  0.536  0.003 mm (0.5%)

m=1f [0º:12º]  0.535  0.002 mm (0.4%)

Seguimiento de Mínimos

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F. Moreno UC

Ch

Dg

l/2

M

C

Laser

A

L

RA

D

Laboratorio

(Oscuro)

Exterior

Fibra (R  0.55 mm)  0.544  0.010 mm (1.9%)

Esferas (R  0.55 mm)  0.520  0.015 mm (2.9%)

Esferas (R  1.58 mm)  1.549  0.037 mm (2.4%)

PC

Amplificador síncrono

Diagramas de Retrodifusión

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F. Moreno UC

A

B

Pico de Retrodifusión

En torno a la dirección de retrodifusión (qs= -qi+D), E2 y E3 interfieren

constructivamente para cualquier qi

Promediando a diferentes incidencias (qi) es posible resaltar este

efecto y obtener un pico de intensidad cuya forma se relacione con R

slide18
F. Moreno UC

 del tamaño de la partícula

 del rango de la incidencia

R = 0.5l R = 1l

R = 2lR = 4l

[20º,50º][20º,70º]

[50º,70º]

Pico de Retrodifusión

La forma del pico depende...

slide19
F. Moreno UC

Dg

Ch

l/2

M

C

Laser

A

L

RA

D

Laboratorio

(Oscuro)

Exterior

PC

Amplificador síncrono

Pico de Retrodifusión

Esferas R  0.55 mm

Esferas R  1.58 mm

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F. Moreno UC

Introducción

Modelo Teórico

Desarrollo de Técnicas

Muestras Monodispersas

Muestras Polidispersas

Aplicación Experimental

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F. Moreno UC

Muestras Polidispersas

 Baja Polidispersidad en Tamaño

Diagramas de Difusión a Incidencia Fija

Opt. Lett. 24, 1451 (1999)

slide22
F. Moreno UC

m=0m=1m=2m=3

Baja Polidispersidad en Tamaños

monodispersa

3%

6%

9%

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F. Moreno UC

Resultados Experimentales

Fibra cilíndrica R 0.55 mm

r  3 %

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F. Moreno UC

Resultados Experimentales

Conjunto Esferas R 1.58 mm

r  1.7 %

slide25
F. Moreno UC

Introducción

Modelo Teórico

Desarrollo de Técnicas

Muestras Monodispersas

Muestras Polidispersas

Aplicación Experimental

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F. Moreno UC

Cilindro R  0.55 mm

Muestra:

fibra

Divisor de haz

(25 puntos)

Lente

1mm

qi

Detector

Exploración del eje Z

Opt. Lett. 25, 1699-1701 (2001)

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F. Moreno UC

Detección de Defectos en Substratos

slide28
F. Moreno UC

qo

h´= h - g(go,wo,qo)

go

wo

Detección de Defectos en Substratos

Opt. Comm. 196, 33 (2001)

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