Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR

Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR Công nghệ nano Tinh thể photonic band gap Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR Công nghệ nano Tinh thể photonic band gap Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR Công nghệ nano Tinh thể photonic band gap Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR Công nghệ nano Tinh thể photonic band gap Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR Công nghệ nano Tinh thể photonic band gap Tán sắc ánh sáng trên bề mặt nhám không có thiết bị ATR Công nghệ nano Tinh thể photonic band gap

MỤC LỤC 1 CHƯƠNG 5 TÁN SẮC ÁNH SÁNG TRÊN BỀ MẶT NHÁM KHÔNG CÓ THIẾT BỊ ATR Trong phần tiếp theo, kết quả thực nghiệm về việc cho ánh sáng tiếp xúc trực tiếp với bề mặt nhám được thể hiện trong hình 5.1, ánh sáng bị tán xạ theo mọi hướng với góc θ bất kì. Để đo được thông số độ nhám, có 2 phương pháp được đề ra: 1. Đo sự phân bố góc của ánh sáng tán xạ trong nón ánh sáng (k x < ω/c ). Cường độ ánh sáng được đo là ánh sáng phản xạ khỏi mặt nhám. Nó thường được biết đến như sự khếch tán ánh sáng tạo bởi mặt nhám như trong hình 2.4 như mọi quá trình tán xạ bắt đầu tại điểm 1 với k x , vector sóng của tia tới, và kết thúc tại mọi điểm bên trong nón ánh sáng, di chuyển đoạn Δk x . Surface plasmon bắt đầu có liên quan khi độ nhám tăng và do đó Δk x cũng lớn hơn.Quá trình này được chứng minh từ 1 – 4 (ghép nối cách tử). Sự kích thích có thể nhìn thấy trong sự phân bố góc tán xạ 2. Đo sự suy giảm cường độ của tia phản xạ ΔR dựa trên sự mất mát năng lượng tán xạ và kích thích SPs bằng bộ ghép nối cách tử. Sự suy giảm này khó có thể nhận biết ở bề mặt ít nhám, do đó để thu được ΔR đủ để tính toán ta cần có bề mặt nhám đủ lớn. Như sau: Phương pháp đầu tiên tính (1/I 0 )dI/dΩ, phương pháp thứ 2 tích hợp tất cả các góc θ làm một để tính 2 Hình 5.1: Ánh sáng tán xạ trên bề mặt nhám, ngoài tia phản xạ R 0 , các tia tán xạ tự do đều được quan sát 5.1. Phân bố góc ánh sáng tán xạ trên bề mặt nhám Hiện tượng tán xạ ánh sáng tự do trên bề mặt nhám đã được biết đến khá rõ. Từ khi SPs không còn liên quan trực tiếp, tức là không còn sự can thiệp tăng cường cộng hưởng, phân cực p hay s đều đã được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở hình 5.1, tuy nhiên, không có R 0 nhưng ánh sáng tán xạ theo góc dΩ. Đây là góc được xét đặc biệt. Xem xét lí thuyết Hiệu ứng này đã được tính toán đầu tiên cho sóng radio thông quá sóng biển [5.1]. Kết quả thu được có mối quan hệ tương đương khi thử nghiệm với bước sóng khác nhau δλ và δσ [5.2 – 5]. Các tia sáng tán xạ theo góc khối dΩ. Trong mặt phẳng có ϕ = 0, kết quả thu được như sau: = 2 (5.1) Nó không được tăng cường bởi SPs, tuy nhiên, không thể nói chung việc giảm cường độ mạnh mẽ mà không có yếu tố || 2 , từ khi hàm tính góc (5.2,3) và |W(θ)| 2 (3.1) phụ thuộc vào cấu hình thử nghiệm. Hơn nữa người ta phải xem xét rằng 2 có thể khác trừ được giữ giống nhau trong cả 2 cấu hình. Các thông số i, k chỉ ra sự phân cực của p và s Một kết quả của W ii tại ϕ=0 o với số phức ε(ω) và mặt phẳng nhám giả định: W pp = (5.2) W ss = (5.3) 3 Hay tóm lại là, với mỗi ϕ thì góc giữa mặt phẳng góc tới với mặt phẳng quan sát, thay cho là : |W pp | 2 cos 2 ϕ + |W ss | 2 sin 2 ϕ (5.1a) Hình 5.2 là đồ thị của W ii , phân cực p mạnh hơn phân cực s (W pp =0 cho điều kiện Brewster), W sp và W ps bằng 0 tuyến tính (ϕ=0 o ). Với |W(θ)| 2 sẽ đối xứng khi θ 0 = 0, và bất đối xứng khi θ 0 > 0. Hình 5.2: Hàm phân cực |W ii (θ)| 2 với θ = 0, λ = 6328Å Mẫu số của W pp giống với tính phân tán cho SPs, nó không thể hoàn thành kể từ khi sự quan sát diễn ra bên trong nón ánh sáng, k x = (ω/c)sinθ 0 < (ω/c) Giá trị của W ss có thể mô phỏng khi Im{ε(ω)}Re{ε(ω)} và bằng: W ss = 4cosθ 0 cosθ (5.4) W ss trong hình 5.2 không phục thuộc vào λ trong khi W pp phụ thuộc ít. Kết quả thực nghiệm Kết quả thu được cho sự phân bố góc tán xạ với góc tới thông thường thể hiện trong hình 5.3. Mật độ đơn điệu giảm, theo đó mật độ pp nằm trên ss. Sự khác biệt này là do khác biệt trong hàm góc, khi |W pp | 2 > |W ss | 2 trong khi độ giảm phản xạ gây ra bởi độ nhám 4 So sánh giữa 2 biểu thức I pp /I ss =|W pp | 2 /|W ss | 2 với thương số như hàm của θ đưa ra tính thống nhất của các giả định (xem hình 5.2) Hình 5.3: Phân bố góc tán xạ tự do (λ = 5145Å) tại mặt phẳng bạc với độ dày là 4000Å, δvới tia tới thông thường. p và s phân cực khác nhau. Độ khử cực (sp và ps) nhỏ hơn 10 lần. Góc khối đầu dò ở khoảng 8.10 -5 sr 5 Hình 5.4:Hàm Roughness với màn chắn bạc Hàm Roughness 2 s được mô tả ở hình 5.4 với hai góc 0 0 0 θ = ở 2 giá trị 0 0 14 , 1550A A δ σ = = và góc 0 0 60 θ = với 0 0 14 , 1900A A δ σ = = cho ta thấy hàm số tuyến tính rõ hơn với giá trị 0 0 60 θ = . So sánh với hình 3.8 ta thấy trong thiết bị ATR có thể được quan sát thấy được các giá trị x k∆ lớn hơn, do đó phần tuyến tính còn cho phép xác đinh chính xác hơn về các thông số Roughness. Phần phi tuyến của hàm Roughness tại các giá trị x k ∆ nhỏ được hiểu là do một gợn sóng bề mặt như trong các thí nghiệm với SPs. Một số dữ liệu về , δ σ thu được trên phim có độ dày khác nhau Ag d được thể hiện trong bảng 5.1. Bảng 5.1 cho ta thấy có thể giá trị Roughness bằng việc tăng độ dày của màn chắn. Bảng 5.1: Thông số Roughness với màn chắn bạc có độ dày khác nhau. 6 Việc sắp xếp thí nghiệm ở Hình 3.7,1 cho phép so sánh việc xác định 2 ( ) x s k∆ của bề mặt màn chắn với cả hai phương pháp, có và không có SPS bằng cách chuyển một nửa xi lanh 180 0 . Một sự thỏa thuận tốt đã được nêu cho độ dày màn chắn là 500-700 0 A với 0 5 A δ = như hình 5.5. Ngoài ra nó chứng tỏ sự độc lập của δ trong λ . Hình 5.5: Hàm Roughness với màn chắn bạc độ dày 500 0 A với các góc 0 θ khác nhau Đo sự phân bố góc của cường độ ánh sáng trên màn chắn bạc và vàng ở tỷ lệ bình thường đã được công bố đầu tiên của Beaglechole và Hunderi như hình 5.6 7 Hình 5.6: phân phối góc của cường độ ánh sáng rải rác tại các bề mặt bạc thô đo dưới (a) và ở trên (b) Các tác giả cho thấy những đường cong đầy đủ có thể thu được bằng cách liên quan đến một quá trình kép: với sự gia tăng Roughness, kích thích sự tán xạ pp SPs nằm rải rác vào nón ánh sáng và sản xuất dư thừa của bức xạ của ánh sáng . Lời giải thích này được hỗ trợ bằng cách sử dụng năng lượng photon trên năng lượng plasma bề mặt ( 3,7 eV ) để kích thích SPs không thể diễn ra, hình 5.6b . Tác động thứ hai Hình .5.6a mạnh hơn ở hình 5.3 do một giá trị lớn hơn δ mẫu. Các giá trị Roughness lớn hơn được hiển thị bằng một so sánh của 0 (1/ ) / sc P I dI d= Ω bằng số; tại θ = 40 0 người ta quan sát trong hình.5.3 : 4 1.4*10 p sc P − = trong khí ở hình 5.6 4 60*10 p sc P − = . Nếu giả định rằng P~S 2 vẫn còn hiệu lực và giá trị của δ khoảng 60-70 0 A kết quả cho màn chắn được đề cập trong Hình .5.6a đó có vẻ hợp lý . Beaglehole và Hunderi đã thực hiện một tính toán thứ hai để tán xạ cường độ này mà phù hợp với các hành vi quan sát. Một lập luận thêm cho quá trình hai lệnh này là quan sát số phản xạ với vượt qua phân cực: ánh sáng đến p phân cực, ra đi ánh sáng phân cực s hoặc ngược lại. trong trường hợp của ánh sáng tỷ lệ s phân cực bình thường có nghĩa là: vector E vuông góc với mặt phẳng quan sát và p phân cực ánh sáng: vector E trong mặt phẳng 8 Figure 1 Phân bố góc của sự phân tán ánh sáng tán xạ (λ= 5145A) tại bề mặt bạc có độ dày 4000A và δ = 10- 15A với góc tới thông thường. p và s biểu diễn các phân cực khác nhau. Mức độ khử phân cực nhỏ hơn khoảng 10 lần. Từ hình 1 ta có cường độ của tán xạ sp và ps yếu hơn cường độ pp. Đó là đặc trưng của cường độ sp với giá trị θ cực đại là 50. Trong hình 2 cường độ ps giảm tuyến tính như tán xạ ss. Sự tăng lên của tán xạ sp do quá trình nhân đôi. Sự chuyển đối ánh sáng tới thành ánh sáng p và kích thích SPs thành bức xạ. 9 Figure 2 Phân bố góc của cường độ chéo (sp và ps). Đồ thị bên trái biểu diễn sự tăng lên biến mất nếu ánh sáng tới có tần số ω > ω s. Sự giải thích đã đc xác minh bởi thí nghiệm tương đương ở Hình 3: phép đo với tần số của ánh sáng ω > ω s chứng tỏ sự tăng lên biến mất dưới những điều kiện đó. Figure 3 Phân bố góc của cường độ ánh sáng tán xạ trên bề mặt bạc thô đo được lớn hơn hωsp . Đường gạch biểu diễn hình dạng của đường cong xấp xỉ tuyến tính. 10 [...]... là có thể và do sự ghép tương tác của ánh sáng với bề mặt kim loại phân bậc Theo [5.28] Tổng tán xạ phức hợp (TIS) Trong phần này quy trình xác định độ ráp bởi phương pháp “tổng tán xạ phức hợp” sẽ được thảo luận: một chùm ánh sáng va đập vào bề mặt của khu vực nghiên cứu theo một hướng gần như thẳng đứng , � ≈ 0° Một bán cầu (cầu Coblentz) bao phủ bề mặt ráp, thu thập ánh sáng tán xạ rải rác RSC trên. .. cũng không rõ ràng lắm từ bề mặt không trơn, nhưng những cánh xung quanh trung tâm hiển thị rõ ràng mật độ do sự tán xạ bởi độ nhám Sao cho biến đổi furier Off specular direction : hướng phản chiếu (arcmin), norm intensity : cường độ định mức Hình 5.10 (a), khuếch tán tán xạ tia X, λ = 8.3Å, của một bề mặt kanigin xung quanh chùm tia phản chiếu góc tới 98o các hàm khác nhau về độ nhám được chuẩn bị thì... phương pháp này có thể có ứng dụng rộng hơn Một ưu điểm nữa của phương pháp này là một bộ phim bạc 500-1000 Å bề mặt dày của ∆Rmax lớp nhám. Đo lường với các phương pháp đã được thực hiện để nghiên cứu độ nhám của undoped và phốt pho pha tạp đa tinh thể film Si[5.27] Plasmons bề mặt trên bề mặt chuyển tiếp chất điện phân kim loại Phần này sẽ trình bày thí nghiệm với SPs trong đó bề mặt kim loại được... đôi trên tầm phim bạc nổi bật tại điểm có đường kính 890A, Hình 4 Thí nghiệm tương tự với ánh sáng tán xạ khuếch tán từ phim bạc, độ dày 5000A, được làm nhám bởi lớp dưới của CaF2 với độ dày 1000A Kết quả chứng minh phép đo lường đã được mô tả, các hình dạng khác nhau của phân bố góc của ánh sáng pp và ss và ánh sáng của sp và ps Figure 4 (a) Cường độ tán xạ (1/Io)dI/dΩ từ phim bạc thô với hàm góc tán. .. số mất mát R/R0 trên bề mặt ghồ ghề và bề mặt gần phẳng của film Bạc Xem xét lý thuyết Elson và Ritchie[5.23] sử dụng lý thuyết nhiễu xạ lần đầu tiên và đưa ra mật độ mất mát delta R_sp do kích thích SP Họ đưa ra được xác suất 1 photon kéo dài trên bề mặt ghồ ghề với góc tới phù hợp vì góc tới k0x=0 Với biểu thức độ ẩm tuần theo hàm độ ẩm Lozentizan 19 Giá trị của γ’ sẽ tăng trên bề mặt ghồ ghề với... cường độ dư thừa trong đó có rất có thể là nguồn gốc tương tự như cường độ ở giá trị thấp ∆k x trong hình 3.8 và 5.4, cụ thể là trong gợn sóng của bề mặt Điều ngạc nhiên là Λ, bước sóng của nó, trong các ví dụ này có giá trị gần bằng vài millimicrons Có lẽ nó bắt nguồn từ chế tạo các bề mặt Những giá trị của chiều cao r.m.s của bề mặt gương đã được xác nhận bằng các phép đo trên các mẫu giống nhau cùng... thứ 2 cho phép áp dụng một điện áp phân cực vào hệ thống Khi xét về mặt vật lý của bề mặt chuyển tiếp kim loại – dung dịch, nó được nghiên cứu thông qua những biến diễn của SPs theo các điều kiện sau Phản xạ ánh sáng ở các bước sóng khác nhau Kích thích plasmon bề mặt bằng bề mặt gợn sóng và sẽ được quan sát bằng độ hụt cường độ ánh sáng phản xạ, xem mục 5.3 Để tăng độ nhạy của phương pháp điện phản... dụng để nghiên cứu "nhám" của một bề mặt nước, chiều cao r.m.s khoảng 3,2 Å đã được đo đạc, diện tích trung bình trên bề mặt của 3000Å x 3000Å [5.14] 5.3 Đo lường độ mất mát phản xạ-hàm bước sóng Những kinh nghiệm trên bề mặt Nhôm (Al) từ trước đó, với góc tới theta phù hợp đã chỉ ra rằng: độ dốc trên hàm mật đô phản xạ là một hàm của bước sóng lamda (lamda=1300Å) [hình 5.15,16] Điều không bình thường... lồng ghép Sự ungr hộ của SPđã theo bởi nhưngx người không ủng hộ và sự ô nhiễm ánh sáng. , cái sản xuất ánh sang p đính kèm Hơn thế nữa, trái ngược với sự giảm xuống của ánh sáng ps, ở đây có một đương lồi mạnh trên đường sp và giờ được nhận ra trong giao điểm cường độ So sánh các đường cong của mẫu này với các giá trị δ khác nhau, các kết quả tiếp theo có thể được phát sinh là 1, thương số (ss/pp) lớn... Trong trường hợp sau một thống kê nhỏ về độ ráp là có hiệu quả, xét rằng gợn sóng rõ rệt của các bậc là nguyên nhân gây ra SP khoảng = 3.5 eV thay vì là 3.63 eV tại một bề mặt bạc tự do Một ánh giá về độ hụt hệ số phản xạ tương tự như mô tả trong thí nghiệm tán xạ trong không khí, xem trong mục 5.1, không được báo cáo Cho các thí nghiệm tiếp theo trên bề mặt chuyển tiếp kim loại – dung dịch và thông tin . LỤC 1 CHƯƠNG 5 TÁN SẮC ÁNH SÁNG TRÊN BỀ MẶT NHÁM KHÔNG CÓ THIẾT BỊ ATR Trong phần tiếp theo, kết quả thực nghiệm về việc cho ánh sáng tiếp xúc trực tiếp với bề mặt nhám được thể hiện trong hình 5.1, ánh sáng. R 0 , các tia tán xạ tự do đều được quan sát 5.1. Phân bố góc ánh sáng tán xạ trên bề mặt nhám Hiện tượng tán xạ ánh sáng tự do trên bề mặt nhám đã được biết đến khá rõ. Từ khi SPs không còn liên. toán ta cần có bề mặt nhám đủ lớn. Như sau: Phương pháp đầu tiên tính (1/I 0 )dI/dΩ, phương pháp thứ 2 tích hợp tất cả các góc θ làm một để tính 2 Hình 5.1: Ánh sáng tán xạ trên bề mặt nhám, ngoài