Detail předmětu

Hodnocení kvality povrchů optickými metodami.

FSI-9KPOAk. rok: 2023/2024

Použití interakce elektromagnetického záření s povrchy pevných látek k hodnocení jejich kvality. 

Optická profilometrie.

Použití rozptylu elektromagnetického záření ze zmíněných povrchů.

Určování optických parametrů tenkých vrstev.

 

 

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Vstupní znalosti

V rámci úvodu do předmětu se studenti v rozsahu potřebném k jeho zvládnutí seznámí

  • s popisem náhodně drsného povrchu (Náhodné funkce, Výkonová spektrální hustota náhodné funkce, Spojitá i Diskretní Fourierova transformace),
  • se základy teorie difrakce, z nichž vycházejí obě výše uvedené teorie rozptylu elektromagnetického záření,
  • se základy optiky tenkých vrstev s důrazem na vrstvy s defekty.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Dílčí zkouška doktorského studia.

Zkouška je ústní. Zkoušený může používat jakoukoli literaturu.


Učební cíle

Na základě požadavků optického průmyslu je obsah předmětu zúžen na povrchy generované pro průmyslově použitelné optické aplikace. Kvalita těchto povrchů je dána především jejich tvarem, drsností, resp. pokrytím vhodnými tenkými vrstvami. Studenti se tedy seznámí se základy optické profilometrie, použitím rozptylu elektromagnetického záření ze zmíněných povrchů i s určováním optických parametrů tenkých vrstev.


Studenti se seznámí

  1. s principy činnosti nejužívanějších optických profilometrů a omezeními jejich použití v dané úloze. Ověří si své znalosti praktickým měření s optickým profilometrem MicroProf FRT i v nestandardních úlohách (např. při měření reziduálního vnitřního pnutí v tenkých vrstvách)
  2. s použitím Beckmanovy-Kirchhoffovy a Rayleighovy-Riceovy teorie pro určení náhodné drsnosti daných povrchů. Ověří si své znalosti praktickým měřením se skaterometrem SMIII, který byl postaven v naší laboratoři.
  3. s nestandardní technikou zobrazovací spektroskopické reflektometrie určené k optické charakterizaci neuniformních tenkých vrstev. Ověří si své znalosti praktickým měřením se zobrazovacími spektroskopickými reflektometry postavenými v naší laboratoři.

Základní literatura

Beckmann, P., Spizzichino, A: The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces. Pergamon Press, Oxford, 1963. (EN)
BORN, Max a Emil WOLF. Principles of Optics. 7th (expanded) edition. Cambridge: University Press, 2005. ISBN 0521642221. (EN)
BRACEWELL, Ronald N. The Fourier transform and its applications. 3rd ed. Boston: McGraw Hill, c2000. ISBN 00-730-3938-1. (EN)
BRIGHAM, E. Oran. The fast Fourier transform and its applications. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall, c1988. ISBN 0-13-307505-2. (EN)
GOODMAN, Joseph W. Introduction to Fourier Optics. San Francisco: McGraw-Hill Book Company, 1968. (EN)
Mainsah, E., Greenwood, J. A. and Chetwynd, D. G.: Metrology and Properties of Engineering Surfaces. Kluwer Academic Publishers, Boston 2001 (EN)
Ogilvy, J. A.: Theory of Wave Scattering form Random Rough Surfaces. IOP Publishing Ltd.,Bristol 1991. (EN)
Optical characterization of thin solid films. (Eds.: Olaf Stenzel, Miloslav Ohlídal) New York, NY: Springer Berlin Heidelberg, 2018. ISBN 978-3-319-75324-9. (EN)
GOODMAN, Joseph W. Statistical optics. Wiley classics library ed. New York: Wiley, 2000, 550 p. ISBN 04-710-1502-4. (EN)
JAN, Jiří. Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů. 2. upr. a rozš. vyd. Brno: VUTIUM, 2002. ISBN 80-214-2911-9. (CS)
YEH, Pochi. Optical waves in layered media. Hoboken: Wiley-Interscience, c2005. Series in pure and applied optics (Wiley). ISBN isbn0-471-73192-7. (EN)
STOVER, John C. Optical scattering: measurement and analysis. 3rd ed. Bellingham, Wash.: SPIE Press, c2012, xxiv, 307 p. ISBN 978-081-9492-517. (EN)

Doporučená literatura

Born, M., Wolf, E.: Principles of Optics. 7th (expanded) ed.,. Cambridge University Press, Cambridge 1999
Bumbálek B., Odvody V., Ošťádal B.: Drsnost povrchu,. SNTL, Praha 1989.
Goodman, J. W.: Introduction to Fourier Optics. 2nd ed.,. McGraw-Hill, New York 1996.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D-FIN-P doktorský 1 ročník, letní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.

Osnova

  1. Charakter drsného povrchu a jeho popis
  2. Klasické optické metody měření kvality povrchu (stručný přehled)
  3. Moderní optické metody měření kvality povrchu (stručný přehled)
  4. Optická profilometrie pro povrchy generované pro průmyslově použitelné optické aplikace.
  5. Formulace Beckmanovy-Kirchhoffovy teorie rozptylu elektromagnetických vln z povrchů generovaných pro optické aplikace.
  6. Formulace Rayleighovy-Riceovy teorie rozptylu elektromagnetických vln z povrchů generovaných pro optické aplikace.
  7. Základy optiky tenkých vrstev s důrazem na tenké vrstvy s defekty
  8. Příspěvek Laboratoře koherenční optiky ÚFI FSI VUT v Brně k problematice předmětu