激光陀螺基片散射收集系统的设计与分析

研究了散射测量在激光陀螺用石英基片表面检测中的应用.比较发现,收集物镜比积分球更有利于体散射的消除,更适用于直接检测超光滑石英基片表面的散射测试系统.用ZEMAX设计了散射光收集物镜,使其数值孔径达到了0.4,并完全消除了轴上距离大于1.5 mm的散射点的体散射|为了消除光电倍增管输出本身随时间长漂的问题,设计了特定的散射光收集系统的结构,将散射光和反射光分时打在同一个光电倍增管上.分析发现,这种设置能有效消除光电倍增管输出随时间趋势性漂移的问题,增强了系统长时间的稳定性,有效保障了其工程实用性.     

高光洁度玻璃基片的表面散射和体散射测量

 提出了一种利用总积分散射（TIS）测量K9玻璃基片表面散射和体散射的实验方法。首先采用磁控溅射技术在基片表面沉积厚度为几十nm的金属Ag薄膜，然后将基片的表面和体区分开考虑，通过TIS测得了基片上下表面的均方根粗糙度， 进而求得基片的总散射和表面散射，最后计算得到了体散射。分别利用TIS和原子力显微镜（AFM）测量了3个样品上表面所镀Ag膜的均方根粗糙度，两种方法所得的均方根粗糙度的数值相差不明显，差值分别为0.08，0.11和0.09 nm, 表明TIS和AFM的测量结果相一致。利用该方法测得3块K9玻璃基片的总散射分别为6.06×10^-4，5.84×10^-4和6.48×10^-4，表面散射介于1.25×10^-4~1.56×10^-4之间，由此计算得到的体散射分别为3.10×10^-4，3.30×10^-4和3.61×10^-4。     

超光滑基片表面散射的数值研究

以一阶微分散射理论为基础,从理论和模拟两个方面对超光滑基片表面的散射电磁场进行了数值研究.分析了s偏振光和p偏振光的微分散射随入射角和散射角的分布情况.研究发现,当入射角较大时,p偏振光在某个散射方向的微分散射为0,而无论入射角和散射角如何变化,s偏振光的微分散射均大于0.当用光散射法对超光滑基片进行表面测试时,相对于...     

基片与不同方位多形态缺陷粒子的复合光散射特性分析

结合光学表面无损检测工艺实际情况,给出基片与镶嵌及掩埋的球体/回转椭球体缺陷粒子的散射特性分析。针对基片与缺陷粒子的半空间问题,结合时域有限差分方法使用广义完全匹配吸收层(GPML),结合三波技术引入激励源,给出了相应的连接边界条件,并将互易性定理应用到近远场外推中,使过程简化。数值计算给出了镶嵌及掩埋的球体/回转椭球体缺陷粒子的散射场的角分布。结果显示:镶嵌比掩埋的缺陷粒子受粒子尺寸的影响更明显。在大散射角下,缺陷粒子的位置因素带来的贡献较大。粒子分别掩埋或镶嵌于基片时,在-10°、30°、70°附近的球体粒子和回转椭球体粒子的微分散射截面(DSCS)差别较大。在基片无损检测工程中可以通过对特定角度散射场的测量定标诊断出缺陷的方位和形态。     

随机散射屏的原子力显微镜形貌分析及其光散射特性

用原子力显微镜对三种不同粗糙度的随机散射屏的表面形貌进行了测量分析,发现它们在短程范围内具有明显的分形特征.对于粗糙度较大和较小的散射屏,分形特征分别以无规则的 高度调制和无特征大小的小颗粒的形式存在.用自仿射分形表面模型对散射屏的统计特性进 行了描述和拟合.光散射测量发现,散射光强在远轴区域按负幂函数下降,理论分析证明这 源于表面的分形结构;在近轴区域有散射亮环存在,用自仿射分形表面模型尚不能给出理论解释. 关键词： 随机散射屏 光散射 自仿射分形表面     

表面低配位原子对声子的散射机制

由于纳米结构具有极高的表体比,声子-表面散射机制对声子的热输运性质起到关键作用.提出了表面低配位原子对声子的散射机制,并且结合量子微扰理论与键序理论推导出该机制的散射率.由于散射率正比于材料的表体比,这种散射机制对声子输运的重要性随着纳米结构尺寸的减小而增大.散射率正比于声子频率的4次方,所以这种散射机制对高频声子的作用远远强于对低频声子的作用.基于声子玻尔兹曼输运方程,计算了硅纳米薄膜和硅纳米线的热导率,发现本文模型比传统的声子-边界散射模型更接近实验值.此发现不仅有助于理解声子-表面散射的物理机制,也有助于应用声子表面工程调控纳米结构的热输运性质.     

表面极化声子的喇曼散射研究

本文主要研究表面极化声子的喇曼散射.在探测表面极化声子的衰减全反射方法以及喇曼散射方法的基础上,借鉴了Kretchmann配置的衰减全反射喇曼散射法,提出了Otto配置的衰减全反射喇曼散射法,并以CaF_2单晶体为样品做了一系列实验.同时,本文利用了能量守恒及平行于样品表面的能量守恒关系,利用了格林函数或响应函数所推出的表面极化声子的一般频散关系,理论上给出了CaF_2-空气表面极化声子的一个唯象的频散关系.实验上用特定设计制做的一个样品架对CaF_2样品测定了它与空气界面上的表面极化声子的频散关系,比较结果,理论与实验取得了比较令人满意的一致.     

基片与多形态缺陷粒子的复合光散射

为了给基片无损检测工程提供强有力的理论基础,提出三种形态的缺陷粒子散射模型。针对基片与缺陷粒子的半空间问题,吸收边界使用了广义完全匹配吸收层,结合三波技术引入激励源给出相应的连接边界条件并将互易性定理应用到近远场外推中使过程简化。数值计算给出了镶嵌于基片中的多种几何体Cu和SiO2缺陷粒子的散射场的角分布及p偏振和s偏振下镶嵌Cu球体粒子的电场分布。结果显示:角分布和场分布跟粒子形态关系密切。椭球体散射场的震荡明显比柱体场震荡激烈。在s偏振下电场强度分布差值极小,不利于通过分析场值分布特点反演缺陷特征值。因此建议工程上使用p偏振光对基片进行无损检测。     

多层金属圆柱线中量子输运的表面和界面散射效应

考虑了量子尺寸效应以及来自杂质、粗糙表面和粗糙界面三方面的散射,运用量子统计的格林函数方法和久保公式,计算多层金属圆柱线中的各种散射电导率.计算结果表明,在杂质、表面和界面的弱散射极限下,系统总电导率等于各个子能级通道的电导率之和,而各子能级通道中杂质、表面和界面产生的散射率是可相加的. 关键词：     

SiC/SiO2界面粗糙散射对沟道迁移率影响的Monte Carlo研究

提出了一种SiC反型层表面粗糙散射的指数模型,并对6H-SiC反型层迁移率进行了单电子的Monte Carlo模拟,模拟中考虑了沟道区的量子化效应.模拟结果表明,采用表面粗糙散射的指数模型能够使SiC反型层迁移率的模拟结果和实验值符合得更好.模拟结果还反映出有效横向电场较高时表面粗糙散射的作用会变得更显著,电子的屏蔽效应降低了粗糙散射对沟道迁移率的影响,温度升高会引起沟道迁移率降低. 关键词： 6H-SiC 反型层迁移率 表面粗糙散射 指数模型