Name: evanescent field based photoacoustics: optical property evaluation at surfaces
Uploaded: 2016-07-26T13:00:00
Duration: 10 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evanescent Field Based Photoacoustics: Optical Property Evaluation at Surfaces at JoVE.com

Bu proje Ulusal Bilim Vakfı Brige Ödülü (1221019) tarafından finanse edildi.

1. Sistem kurma <ol><li> Bir 10 MHz ultrasonik güç ön yüzüne 9 mm çapında, 1 mm kalınlığında, kırmızı lateks kauçuk silindir uygun ve 6 mm kalınlığında bir 9 mm çapında, 1 mm kalınlığında, kırmızı lateks kauçuk silindir bağlı siyanoakrilat epoksi kullanımı siyanoakrilat epoksi kullanarak Daha sonra referans ultrasonik güç aynı şekilde epoxied olan akrilik blok akustik ayırıcı olarak hareket etmek. </li><li> İlk lazer tarafından vurulduktan bir ışın genişletici sahip bir optik tren ayarlayın. Sonra manuel ayarlanabilir diyafram ikinci yerleştirin. Nihayet üçüncü eleman olarak bir polarize ışın ayırıcı küp kullanmak ve olmayan polarize ışın ayırıcı her çıkışta EFPA prizma tutucu ultrasonik dönüştürücüyü değil EFPA prizma tutucu ve dönüştürücüyü yerleştirin. Not: polarize edici demet bölücü küp bu her EFPA teknikleri doğru bir şekilde çalışması için önemli olduğu uyarma için saf tek polarizasyon sağlamak için kullanılır. </li><li> masraf ExpandYAG lazer: q-anahtarlı ND en az 3X bir ışın genişletici yaratmak için lensler kullanarak lazer ışını ing. Not: ışın insidansı değişen açılarda prizmasından kırılma nedeniyle kapalı yürümek lazer ışığına rağmen düzgün sensör fonksiyonunu sağlamak amacıyla örnek dönüştürücüye lateks kauçuk emici göre kasıtlı büyük boyutlu. </li><li> prizma yakın montaj düz tarafı dijital seviyesini kullanarak bir 0 ° açı ayarlanır şekilde optik tren ve EFPA prizma tutucu aynı hizaya getirin. Bu deneyler sırasında tahsil edilecektir açısal spektrum verileri için doğru bir başlangıç ​​noktası sağlamaktadır. </li><li> Bağlayın ve bilgisayar osiloskop, step motor sürücüsü, ultrasonik dönüştürücüler ve XY motorları gibi harici cihazlara güç. Fiziksel dönüştürücüyü bağlanamıyor EFPA prizmanın içinde CH0 monte ve fiziksel olarak EFPA prizması içinde dönüştürücü 50 ohm BNC kablolar aracılığıyla Ch1 monte bağlayın. Yazılım tanımak için önceden programlanırBu özel kanallardan kostik sinyaller. </li></ol> 2. EFPA Sistemi başlatma ve Optik Hizalama <ol><li> El ile bir 1 mm çapa ışını engellemek için ayarlanabilir diyafram ayarlayın. </li><li> Programlama yazılımı (örneğin, LabVIEW) başlatın, prizma / numune arayüzünde 70 ° uyarma için gerekli açıya montaj taşımak için yeşil &quot;hareket&quot; düğmesine basarak 70 ° açısını ayarlamak. </li><li> Uygun lazer güvenlik gözlükleri kullanarak (532 nm OD 7+), yan dik lazer ışınına prizma içine bakmak ve elle X sahneye taşımak ve Y 1 mm lazer nokta floresan görünür oluncaya kadar elle tekerlekleri kullanarak eksenleri lastik lateks. ışın lateks merkezli olduğundan emin olun. </li><li> maksimum açılması elle ayarlanabilir diyafram genişletin ve (kırmızı l EFPA prizma montaj lazer enerjisi ölçüm foto akustik sinyal hem sağlamak için programın çalışan ön panelinde bakmakine) ve lazer enerjisi ölçüm tarafı (beyaz hattan foto akustik sinyal) görünür ve yaklaşık aynı genlik vardır. </li><li> &quot;DUR&quot; butonuna basarak programı durdurun. Not: tuşuna basıldığında ise prizma manuel olarak test devam etmeden önce sıfırlamak zorunda olacak. başlatma protokolü tamamlandıktan sonra, TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometre veya OTPAS gerçekleştirilebilir. </li></ol> 3. TIRPAS Teknik <ol><li> Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, sonra, prizma merkezi üzerine kullanılan prizma tipine uygun daldırma yağ indeksi, 2.5 ul koyun. Plastik prizma montaj adaptörü prizma koyun ve bunun üzerine bir alt-tabaka koyarak yağ sandviç yağ tabakası. </li><li> Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, EFPA transdüktörün monte edilen dönüştürücüye bağlı lateks kauçuk numunenin 25 ul koyun, böylece kabarcık oluşumu olmadan kat tüm yüzeyi olduğu. örnek canBu boya çözeltisi, bir biyolojik sıvı ya da bir çözelti içinde süspansiyon haline getirilmiş, bir analit olarak herhangi bir optik olarak emici malzeme olabilir. örnek herhangi bir şekilde hazırlanması gerekmektedir. prizma monte ve her vida için 16.75 g / mm bir dizi torkla montaj vidalarını birlikte montaj sıkın sıkıştırın. </li><li> &quot;Kur&quot; sekmesini seçin ve açılan menüden &quot;Setup&quot; seçeneğini seçin. </li><li> Programı başlıklı OTPAS ince film analyzer_USB-5133.vi (Ek Dosya) çalıştırın. </li><li> Şekil 4&#39;te gösterildiği gibi, numune tarafından üretilen akustik sinyal görüntüsü. Not: insidans açısı numunenin daha ince ya da daha kalın bir optik bölümleri gözlemlemek için kaybolan alan optik penetrasyon derinliğini kontrol etmek için değiştirilebilir. </li></ol> 4. PAS / TIRPAS Refraktometri <ol><li> Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, plastik prizma montaj adaptörü prizma yerleştirin. Daha sonra, th üzerine, kullanılan prizmanın tipine uygun daldırma yağ endeksinin 2.5 ul yerleştirinE prizma merkezi ve yağ tabakasının üzerine bir alt-tabaka koyarak yağ sandviç. </li><li> . Şekil 3&#39;te görüldüğü gibi EFPA transduser olarak dönüştürücüye monte bağlı kauçuk parça üzerine numunenin 25 ul yerleştirin prizma monte ve her vida için 16.75 g / mm bir dizi torkla montaj vidalarını birlikte montaj sıkın sıkıştırın. </li><li> &quot;Eğik Spectrum&quot; sekmesini seçin ve açılır menüden üzerine &quot;Açısal Spectrum&quot; seçeneğini seçin. Sonra, Tablo 1 &#39;de gösterildiği gibi, programa uygun parametreler. </li><li> Programı çalıştırın ve açısal spektrum tamamlanmış ve program sona erene kadar bekleyin. </li><li> Sağ açısal spektrum grafiğinde tıklayın ve verileri kaydetmek ve .csv dosyasını açmak için &quot;excel İhracat → İhracat verileri&quot; seçeneğini seçin. <ol><li> Bir grafik programında bu verileri (örneğin, KaleidaGraph) açın ve &quot;Makrolar&quot; yazılı ve seçme &amp; # üzerinde bir sayısal türevi gerçekleştirmek34 Türev &quot;. Girdi uygun sütunlar üzerinde türevini almak ve basın&quot; &quot;Tamam ve sayısal türev hesaplanacaktır. </li><li> açı vs sayısal türev grafik ve &quot;Eğri uygun&quot; seçeneğini seçin. &quot;Smooth&quot; seçeneğini 5,18,98 seçin ve veri gürültü düzeltmek için sığdırmak için &quot;Eğrisi uygun seçimler&quot; başlığı altında veri onay kutusunu işaretleyin. &quot;Görünüm&quot; başlığı altında aşağı oku seçin ve başka bir sütuna eğri fit veri ayıklamak için &quot;veri penceresine kopyala eğri uyum&quot; seçeneğini seçin. </li></ol></li><li> El ile TIRPAS rejimlerine PAS bir geçiş gösterir, yerel minimum ve geliş karşılık gelen açıyı bulmak için eğri üzerinden arama. Şekil 5&#39;te gösterildiği gibi, bu minimum hesaplanan kritik açıya karşılık gelir. Denklemi n örnek = n prizma sin θ C ile dalga bilinmeyen numune hacimli refraktif indeks hesaplanmasıuzunluğu lazer sorgulama için de kullanılır. Tipik sonuçlar, Tablo 1 &#39;de gösterilmektedir. </li></ol> 5. OTPAS <ol><li> prizma ortasına (kullanılan cam tipine uygun dizin) immersiyon 2.5 ul koyun. </li><li> (Uzak prizmadan) test edilecek filmi yüzü yukarı film veya alt tabakayı yerleştirin ve hiçbir kabarcıklar yerleştirme sırasında oluşan emin olun. Not: kabarcıklar oluşturan ise, örnek film veya alt tabakayı kaldırmak ve uygulama yeniden deneyin. </li><li> lateks kauçuk immersiyon 25 ul yerleştirin kabarcık oluşumu olmadan daldırma yağ mont tüm yüzey böylece. </li><li> Şekil 3&#39;te görüldüğü gibi. Alt tabaka / film tabakalarının sıkıştırmak her vida için aynı olmalıdır 16.75 g / mm bir dizi tork montaj vidalarını sıkın. Not: protokolünde Tork anahtarı, oz.-in. nedenle 16.75 g / aa ~ 15 oz.-in. olduğunu </li><li> &quot;Eğik Spectrum&quot; sekmesini seçin ve erkekler açılır üzerinde &quot;Açısal Spectrum&quot; i seçinu. Sonra, Tablo 3&#39;te gösterildiği gibi, programa uygun parametreler. </li><li> Programı çalıştırın ve açısal spektrum tamamlanmış ve program sona erene kadar bekleyin. </li><li> Şekil 6&#39;da gösterildiği gibi (daha önce yapılmadı hangisi) alt tabaka veya film kullanarak adımlar 5.1-5.6 gerçekleştirerek testi yeniden çalıştırın. </li><li> açılan kutuda &quot;Eğrisi Montaj&quot; seçin ve &quot;Eğri uydurma&quot; sekmesini seçin. Sonraki, Tablo 5&#39;te gösterildiği gibi giriş uygun parametreler. &quot;Örnek&quot; altında filmi tarama seçin. &quot;Yüzey&quot; altında tabaka tarama seçin. </li><li> Tablo 4&#39;te gösterildiği gibi, tarama için giriş kırılma indisi, polarizasyon ve diğer seçenekler, daha önce adımlar 5,1-5,6 çalışır. </li><li> açılan kutuda &quot;Montaj Eğrisi&quot; seçerek ve &quot;Eğri Uydurma&quot; sekmesini seçerek programı çalıştırın. kırılma indeksi ve kalınlık altında gözlemlemek4;. Film RI &quot;ve&quot; programın grafik kullanıcı arayüzü sağ üst köşesinde gösterilen filmi &quot;kalınlığı Tipik veri Şekil 7&#39;de gösterilmiştir. </li><li> Adım 5.10 ve tekrar veri toplu fit taramalarının sayısını girilmesi ve çıkış için bir .csv dosyasını seçerek bir kerede birçok tarama sığdırmak için &quot;Toplu uygun&quot; seçeneğini kullanın. Not: Program çalıştırıldıktan sonra o .csv veri ve çıkış tüm kırılma indeksi, kalınlığı ve kalıntı değerleri her set uyacaktır. Bu iş için için, taramalar vb scan_001.csv, tarama 002.csv gibi sayısal listesinde olmalıdır </li></ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

The use of devices for the characterization of materials at the nanoscale will undoubtedly continue far into the future in order to produce new materials and combinations of materials to solve difficult and costly societal problems. Many methods such as ellipsometry, atomic force microscopy (AFM), and traditional photoacoustics are currently used to evaluate material properties at the nanoscale despite their inherent limitations due to few alternatives. EFPA shows promise as a consolidated set of techniques that can push beyond the typical limitations of the photoacoustic effect to provide a single instrument to characterize materials at the nanoscale.
The protocol described herein and its associated sub-techniques have the capability to estimate both bulk and thin film refractive indices of a material, film thickness, and have detection capabilities for a variety of biosensing applications. OTPAS specifically has the advantage that it can estimate the thickness and refractive index of nanometer scale films despite the fact that the films themselves do not contain inherently absorbing pigmentation. EFPA as a consolidated set of techniques has a few advantages over techniques such as ellipsometry, atomic force microscopy, and the traditional photoacoustic effect. The first advantage is that EFPA is comparatively inexpensive to set up. A typical EFPA setup can estimate refractive index from both the bulk and surface, can estimate thickness, and can probe absorbing materials and will cost around $5,000 to set up. In contrast, AFM setups cost around $50,000 and cannot estimate optical properties. Secondly, EFPA can estimate these properties within a few minutes without complex interaction such as in ellipsometry where input parameter error can cause differences in results. Finally, EFPA, when compared to the traditional photoacoustic effect, has axial resolution 100X smaller as it can estimate thickness of 200 nm films6 whereas the traditional photoacoustic effect is limited to 7,500 nanometers when using similar lasers and setup82. Conveniently, almost every material has independent and differing surface and bulk refractive index properties as well as absorptive properties, which collectively make for functional differences in their use in optical research systems.
Critical steps within the protocol come down to three primary considerations. First, optical coupling of the sample, whether that be a liquid or a film, is crucial to obtain reliable and repeatable results. Air bubbles within the immersion oil or sample will lead to inaccurate characterization of the thickness, refractive index, and in some cases a complete lack of sensitivity of the transducer to the excited sample owing to the inability of ultrasound to adequately pass through a liquid/air interface due to vastly differing acoustic impedance values. Second, with regard to OTPAS, a sample that is homogeneously thick in the area irradiated by the laser beam in order to provide consistent thickness values during scanning since as of yet EFPA cannot determine thickness differences within the area of excitation. Finally, again with regard to OTPAS, the sample film must be transparent to the wavelength being used. This is a fundamental assumption made in the mathematical equations that describe how OTPAS finds thickness and refractive index values. If absorption is substantial enough that more than 1% of the incident light is absorbed by the film, characterization will not match the real thickness and refractive index values of the film.
Modifications to the EFPA technique can be made with relative ease and other types of components can be substituted in for more effective scans or functionality. The only major issues that have to be addressed when building an EFPA system are the following. First, it is crucial to have a method of automatically rotating a prism mount and acquiring acoustic signals at small (0.05 degree) increments. Second, having a nanosecond pulse width or shorter laser system to excite samples using the photoacoustic effect. Third, having a graphical user interface or program to acquire the data to do mathematical curve fitting and numerical derivatives for estimating thickness and bulk/thin film refractive index.
There are three fundamental limitations to EFPA. The first is that in order to find the bulk refractive index, thin film refractive index, thickness, or detect materials using TIRPAS, the sample must have a refractive index that is less than that of the prism or substrate it is in contact with so that total internal reflection can occur which is the basis of all three of these techniques. The second limitation is that EFPA currently requires physical contact in order to estimate thickness, refractive index, and for detection of properties. The final limitation is that OTPAS, a sub-technique of EFPA, currently requires optically transparent materials to estimate thickness and refractive index of the thin film of interest.
This type of consolidated instrument could find many applications in characterization environments including research cores and industrial environments. Future work regarding EFPA techniques is focused on the improvement of the refractive index accuracy through improvements in instrumentation and translational/rotational stages. Additional advancements will focus around the improvement of signal-to-noise ratio for the detection of smaller quantities of absorbing materials, so as to characterize weakly absorbing materials, as are found most commonly in biological systems.

Lensler üzerinde yansıma önleyici kaplamalar da dahil olmak üzere optik cihazların bir dizi için ince film malzemelerin oluşturulması yeni bakış açıları sağlamıştır 1,3,4,6,7,10,13-16 optik malzemeler, anlayış gelişmeler, yüksek sönme oranı optik filtreler ve son derece emici döşeme dalga kılavuzları 17. Bu gelişmeler iteratif iyileştirme yardımcı böyle Elipsometri 4,6,18, temas açısı ölçümü, atomik kuvvet mikroskobu 7,11,19 ve tarama / transmisyon elektron mikroskobu gibi birçok karakterizasyon teknikleri, kullanımı olmadan mümkün olmazdı doğrudan önlemler veya temel optik malzeme özelliklerinin dolaylı tahminler sağlayarak bu teknolojiler. malzemeler doğrudan işlevini ve optik uygulamalarda kullanımını etkileyen olay fotonlar, nasıl etkileşimde gibi kırılma indeksi gibi özellikleri, idare söyledi. Bununla birlikte, bu tekniklerin her biri sınırlama çözünürlülüğü ile ilgili olanyon, numune hazırlama, maliyet ve karmaşıklığını ve her tam malzemeyi karakterize etmek için gerekli verilerin sadece bir alt kümesini oluşturur. Bu fani alan bazlı photoacoustics (EFPA) 5,6,15,18,20-49 olarak bilinen tekniklerle, yeni bir dizi Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi, söyleniyor, konsolide olarak nano malzeme özelliklerini tahmin etmek potansiyele sahiptir deneylerin ayarlayın. EFPA toplam iç yansıma foto akustik spektroskopi (TIRPAS) 23,25,26,33-35,43-45, foto akustik spektroskopi / toplam iç yansıma foto akustik spektroskopi Refraktometri (PAS / TIRPAS Refraktometri) 18 ve optik tünel foto akustik alt teknikleri kapsar spektroskopisi (OTPAS) 6, ve dökme ve ince film kırılma endeksi film kalınlıkları tahmin etmek için, hem de bir prizma / numune ya da alt-tabaka / numune ara yüzeyinde emici malzemelerin tespit edilmesi için kullanılmaktadır. EFPA mekanizmasını anlamak için, tek birİlk ışık ultra-kısa (&lt;mikro-saniye) darbe emilimi (Şekil 1) takip eden kromofor hızlı termoelastik genişlemesi ile ultrasonik basınç dalgalarının nesil anlamına gelir foto akustik spektroskopi (PAS), kavramını anlamak gerekir. Bu yazıda tartışılan foto akustik etkisi teorik ve matematiksel çerçeve burada 50-59 elde edilebilir. basınç meydana gelen değişiklik bir ultrasonik mikrofon veya transdüser tarafından tespit edilebilir. Başlangıçta Alexander Graham Bell&#39;in PHOTOPHONE icadıyla 1880 yılında keşfedilen foto akustik etkisi nedeniyle lazer ve mikrofon teknolojisindeki gelişmeler ile 1970&#39;lerin başında &quot;yeniden keşfedilen&quot; ve sonunda ince bir film biyomedikal görüntüleme niş uygulamaları doldurmak için pratik kullanıma girmiştir malzemelerin tahribatsız test analizi. Bu etki matematiksel olarak tek boyutlu dalga denklemleri, burada th ile tarif edilebilir 1,53-57,59-82E dalgası olan basınç (p), hem pozisyon (x) ve zaman (t) değişir basit bir akustik kaynak: <img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/54192/54192equation1.jpg" /> formun 64 basit akustik kaynaklar için çözümler <img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/54192/54192equation2.jpg" /> p basıncı, burada Γ, h, 0 radyan maruz αv s 2 / C α hacmi ısıl genleşme katsayısı p, h medyumu içerisinde ses hızıdır, ve C p sabit basınçta ısı kapasitesi olduğu = lazer ışınının, Cı heyecan ortamdaki sesin hızı, x uzunluk ve t, zamandır. Elde edilen, akustik dalganın büyüklüğü, w, malzemenin optik emme katsayısı doğrudan doğruya dayanan bir uhich sırayla onun ilk optik yoğunluğu 1 / e bozunur kadar hafif hareket mesafesi bir ölçüsüdür optik penetrasyon derinliği, δ, tersidir. Denklem (1) tek boyutlu düzlem dalga kaynağı için genel bir denklem iken, tipik emiciler üç boyutlu bir küresel akustik dalga yayacaktır. Matematiksel açıklama ötesinde nedeniyle doğal olarak mevcut kromofor hemoglobin nedeniyle büyük optik soğurma böyle mikroskobu, tomografi ve yüksek duyarlılığa sahip foto akustik etkisi nedeniyle hatta moleküler görüntüleme gibi foto akustik etkisi 54 açıklıklı birçok görüntüleme yöntemleri uygulamaları. Foto akustik etkisi Diğer uygulamalar bile çeşitli ince film özelliklerinin 15,16,20,21,24,26-32,36-39,41,42,56,83,84 tahminini içerir. Ancak, PAS bazı sınırlamaları var: (1) geniş optik penetrasyon derinliği yüzeylerinde yakın alan optik özelliklerini araştırmak için yeteneğini ortadan kaldırır (2) bunuyayılan akustik enerjiyi yakalayan s etkinliği nedeniyle küresel uzak dedektör enerji çoğunluğunun yayılımı (3) numuneleri dikkate alınan dalga boyu rejiminde kromoforları içermelidir düşüktür. fani alan bazlı teknikleri ile kombine edildiğinde, bununla birlikte, bu sınırlamalar birçok iyileştirilebilir. bir ışık demeti toplam iç yansıma (TIR) ​​maruz kaldığında da fiber optik dalga kılavuzları hesaplama ve telekomünikasyon uygulamaları için ışık büyük mesafeler (km) yol sağlar etkisi Snell Kanunu, tarif edildiği gibi kaybolan alan oluşur. Pratik uygulamalarda, kaybolan alan zayıflatılmış toplam yansıma spektroskopisi (ATR) de dahil olmak üzere, karakterizasyon ve görüntüleme teknolojilerinin çok çeşitli kullanılır. Görüntüleme ilgi numune içine ilk birkaç yüz nanometre içinde sebebiyle ışık hapsi yüksek kontrast elde edilir. kaybolan alan bir exponentiall şeklini alırDenklem 3 ve 4 &#39;de gösterildiği gibi dalga boyu mertebesinde tipik olarak bir optik penetrasyon derinliğine dış ortama doğru uzanan Y çürüyen bir alanı (genellikle yaklaşık 500 nm ya da daha az) kullanılır. <img alt="Equation3" src="/files/ftp_upload/54192/54192equation3.jpg" /> Ben prizma / numune arayüzünden bir konum z de% olarak ışık şiddeti, nerede olduğunu 0 arayüzünde% ilk ışık yoğunluğu, z nanometre mesafedir ve δ p denklemde gösterildiği gibi optik penetrasyon derinliği böyle küçük bir optik penetrasyon derinliği ile 4., kaybolan alan iki malzemenin arayüzü çok yakın ve iyi optik ve akustik kırınım sınırlarının altında çevre ile etkileşim yapabiliyor. Bu aralık içinde malzeme veya parçacıkların optik özellikleri, yöntem 3 çeşitli saptanabilir bir etkileşim üretimini değiştirebilir alan karıştırmayı veya başka bir şekilde olabilir5,6,10,15,17,18,21,23,25-27,29-47,84-95. Kaybolan teknikler PAS ile bir araya getirildiğinde ortaya çıkan foto akustik dalga, Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi temel photoacoustics teknikleri (EFPA) ailesi. Bu aile içeren kaybolan-alan yaratmak, kaybolan alanı ile etkileşim malzemelerin veya partiküller karakterize etmek için kullanılabilir, ancak, toplam iç yansıma foto akustik spektroskopisi (TIRPAS), optik tünel foto akustik spektroskopisi (OTPAS) ve yüzey plasmon rezonans spektroskopisi foto akustik (SPRPAS) ile sınırlı değildir. İlgilenen okuyucu TIRPAS 5,6,18,23,25,26,33-35,43-47, PAS / TIRPAS Refraktometri 18 için kullanılan denklemlerin matematik için aşağıdaki referanslara bakın ve OTPAS 6 olmalıdır. Her iki durumda da, foto akustik etkisi bir prizmadan basit bir geçirgenliği farklı uyarım mekanizması ile oluşturulur; Örneğin, TIRPAS, ışık evanescently olduğuSPRPAS içinde, uyarma birincil modu yüzey plazmon emilimini yoluyla yerine ise, (örnek malzemenin kendisi veya numune içinde misafir molekülleri içerebilir) kromoforlar bir prizma / substrat / numune arayüzü üzerinden bağlanmış ikinci bir EM dalgası kaybolan alanın enerjisi prizma yüzeyi üzerine biriktirilmiş bir metal tabaka elektron bulutu aktarılır oluşturulur. Tekniklerinin Bu aile aslen Hinoue ve ark. 1980&#39;lerin başında icat ve T. Inagaki ark üzerine geliştirilmiş. SPRPAS icadı ile, fakat ışık kaynakları ve mevcut algılama donanımları teknik sınırlamalar çok az gelişmeyi gördü . (ND: YAG) lazer Daha yakın zamanda, daha önceki araştırmalar duyarlılık ve yardımcı Modern poliviniliden florür (PVDF), ultrasonik detektör ve Q-anahtarlı neodim-takviyeli itriyum alüminyum gamet ile mümkündür arttığını göstermiştir. Özellikle, Nd nanosaniyelik-darbeli: YAGlazerler malzeme ve arabirimler 5,6,15,18,21-29,31-47,84 çeşitli optik özelliklerini değerlendirmek için yararlı araçlar haline EFPA teknikleri sunar tepe gücünün bir 10 6 kat artış ile sonuçlanır 96. Buna ek olarak, daha önceki çalışmalarda da nedeniyle nispeten geniş etki 53,55,57,59 geleneksel foto akustik Spektroskopisi (PAS) teknolojileri ile elde önce hiçbir zaman bir arayüz malzemeleri ile ilgili yapısal bilgi belirlemek için bu tekniklerin yeteneği göstermiştir, 61,62,69,73,75,80,81. Bu yetenek OTPAS tekniği altında aşağıdaki protokoller gösterilir; Bununla birlikte, daha temel bir seviyede üç teknik her teknoloji yeteneklerini belirleyen farklı bir kesin denklem, dayanır. Örneğin, TIRPAS, çabuk kaybolan alan optik nüfuz derinliği, δ &#39;p, öncelikle elde akustik tahrikemici numuneye sinyal yoğunluğu ve tarif edilir: <img alt="Equation4" src="/files/ftp_upload/54192/54192equation4.jpg" /> λ 1 prizma ortamı ile seyahat ışığın dalga boyu ve ilişki l ile tanımlanmaktadır burada 1 = λ / n 1 n, 1 prizma malzemenin kırılma endeksi olmasıdır. Buna ek olarak, θ uyarım açısına değinmektedir ve n, 21, her ortamın kırılma indekslerinin oranı belirtir ve n 2 örnek malzemenin kırılma endeksi, n 21 = n, 2 / n = 1, ile tanımlanır. Optik penetrasyon derinliği daha büyük, daha fazla malzeme ışınlanmış ediliyor. foto akustik etki için, optik penetrasyon derinliği arttıkça, malzeme bu daha büyük bir akustik sinyal yol açan akustik dalgalar üretebilen heyecanlı ediliyor. <pTIRPAS aksine class = &quot;jove_content&quot;&gt; Ancak, PAS / TIRPAS birincil denklemi Snell kanunu Refraktometri: <img alt="Equation5" src="/files/ftp_upload/54192/54192equation5.jpg" /> n, 1 prizma kırılma indeksi olduğu, θ 1 prizma / numune arayüzü geliş açısı, n, 2, numunenin kırılma endeksi ve θ 2 saniye boyunca kırılan ışığın açısı orta. Bir malzemenin kırılma endeksi tahmin duyarlılığı esas θ 1 genliği azalan bir alan oluşturur kritik açı, sin 2 = 1 dışında olduğunda elde edilir, toplam iç yansıma İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin 1. tahmininde, doğruluğu ile tahrik edilir ve bu nedenle, Denklem 5 N2 = n, 1 sinθ 1 düşer. (Not: θ 1 =θ sayısal türevi (p tepe foto akustik sinyali voltajı ¸ zirve DP / dθ foto akustik sinyalin numune ile ışık geliş açısı) açıyı bilerek) önemli bir yerel minimum izin verir kullanıcı N2 çözmek ve böylece Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi, bir numunenin hacimli refraktif indeks tahmin sağlar İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin 1 tahmini için. Son olarak, OTPAS olarak, aşağıdaki denklem ile en yüksek gerilime foto akustik zirve% optik iletim ile ilgilidir: <img alt="Equation6" src="/files/ftp_upload/54192/54192equation6.jpg" /> T oranında optik iletim olduğu, s üzerinde bir film ile bir alt-tabaka açısal spektrum tarafından üretilen tepe-tepe voltajıdır, p, 0, açısal spektrumu o tarafından oluşturulan tepe-tepe voltajıdırFA alt-tabaka, β prizması immersiyon kırılma endeksi dayalı bağlanma sabitidir, α zayıflatma faktörü ve kalınlık ve kaybolan alanında örnek filmin kırılma indeks içeren bir etkendir. Bu tekniğin duyarlılığı kalınlık ve kırılma indisi açısal spektrumunda sıklığı her açıda akustik sinyal yoğunlukları, s ve s 0 tepe noktasını tahmin doğruluğu ile tahrik edilir. Β doğrudan prizması immersiyon kırılma indeksleri dayalı olarak hesaplanabilir gösterilmiştir; Sonuç olarak, bunun neticesinde, her açıda optik geçirgenliği hesaplamak ve istatistik eğri uydurma analizi yoluyla filmin kırılma indisi ve kalınlık için tahmini bir değer elde etmek için kolay bir iştir. İlgilenen okuyucu Goldschmidt ark başvurmalıdır. Daha fazla bilgi için. 5,6 TO sistemi kalınlığı, ince film kırılma indeksine, hacimli refraktif indeksi hesaplanmıştır ve algılama için optik emme yoluyla akustik sinyalleri üretebilen bir foto akustik bazlı bir sistemdir Efpa. Sistem bir lazer oluşan bir optik tren prizma / örnek ve lazer enerji ölçümü tarafına ışık kılavuzuna. Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, lazer enerji ölçümü yan gelen lazer enerjisine foto akustik sinyal normalize etmek için kullanılır. EFPA sistem kademeli motor sürücü tarafından PAS / TIRPAS refraktometre ve OTPAS açısal spektrumları için / numune prizma döndürmek için . Sistem dijital toplama kartı üzerinden veri elde ve ev programında aracılığıyla bir kullanıcı arabirimi ve otomatik sahne kontrolü sağlar.

&#160;
<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:216px;">100 mm plano convex lens</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">LA1509</td>
			<td style="width:167px;">Plano convex lens for beam expander</td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:216px;">-30 mm plano concave lens</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">LC2679</td>
			<td style="width:167px;">Plano concave lens for beam expander</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:216px;">10 MHz Ultrasonic transducers</td>
			<td style="width:71px;">Harisonic</td>
			<td style="width:119px;">I31006T</td>
			<td style="width:167px;">Ultrasonic sensors used for photoacoustic detection, both for laser energy measurement and for OTPAS mount</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Immersion oil Type A</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Cargille</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">16482</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Index of 1.519 to match that of NBK-7 substrates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="39" rowspan="2" style="height:40px;width:216px;">Natural latex rubber sheet (red)</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">McMastercarr</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">86085K11</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Index ~1.519 to match that of Type A immersion liquid to act as an optical absorber to measure optical tunneling and laser energy</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:216px;">Laser goggles</td>
			<td style="width:71px;">VERE</td>
			<td style="width:119px;">53</td>
			<td style="width:167px;">Used to protect eyes from laser light</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Cage mounted non polarizing beam splitter cube</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">CM1-BS013</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Split laser light so that one half can be measured and one half can be used for excitation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Cage mounted polarizing beam splitter cube</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">CM1-PBS251</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Ensure light is polarized before being used for optical tunneling experiments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Graduated ring activated iris diaphragm</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">SM1D12C</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Cut beam down to a smaller size for alignment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:216px;">Data acquisition card</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">USB-5133</td>
			<td style="width:167px;">USB oscilloscope to acquire data</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:216px;">Stepper motor driver</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">MID-7604</td>
			<td style="width:167px;">Stepper motor driver to drive stepper motors for angular spectra</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Sherline XY stage (14&#8221;)</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Sherline</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">5600-CNC/5610-CNC</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Sherline XY stage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">4-jaw self centering chuck</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Sherline</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">1076/1034</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Sherline rotational attachment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Right angle attachment</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Sherline</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">3701</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Right angle attachment to attach rotational mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">CNC rotary table</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Sherline</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">8730</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Rotary table for holding OTPAS prism/sample</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Surelite I-20 laser system</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Continuum</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">I-20</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Q-switched Nd:YAG laser for exciting samples</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">NBK-7 prism</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">PS911</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Right angle prism for EFPA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Adjustable torque wrench</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Tohnichi</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">RTD40Z</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Adjustable torque wrench to equally tighten down the EFPA mount for each technique to 16.75 g/mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Digital level</td>
			<td rowspan="2" style="width:71px;">Micromark</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">84519</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Digital level to ensure EFPA prism holder starts at 0 degrees.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
	</tbody>
</table>

evanescent field based photoacoustics: optical property evaluation at surfaces

Here, we present a protocol to estimate material and surface optical properties using the photoacoustic effect combined with total internal reflection. Optical property evaluation of thin films and the surfaces of bulk materials is an important step in understanding new optical material systems and their applications. The method presented can estimate thickness, refractive index, and use absorptive properties of materials for detection. This metrology system uses evanescent field-based photoacoustics (EFPA), a field of research based upon the interaction of an evanescent field with the photoacoustic effect. This interaction and its resulting family of techniques allow the technique to probe optical properties within a few hundred nanometers of the sample surface. This optical near field allows for the highly accurate estimation of material properties on the same scale as the field itself such as refractive index and film thickness. With the use of EFPA and its sub techniques such as total internal reflection photoacoustic spectroscopy (TIRPAS) and optical tunneling photoacoustic spectroscopy (OTPAS), it is possible to evaluate a material at the nanoscale in a consolidated instrument without the need for many instruments and experiments that may be cost prohibitive.

Sonuçlar TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometre ve EFPA platformu içinde subtechniques olan OTPAS için gösterilmiştir. Şekil 4, emici numuneden üretilen bir temsili TIRPAS akustik dalga göstermektedir. Akustik dalga iki kutuplu yapısı TIRPAS tekniğin özelliğidir ve TIRPAS oluştuğunu gösterir. Bu iki kutuplu dalga nedeniyle akustik empedans büyük bir fark numune ve cam substrat arasındaki arayüzü akustik yansıma nedeniyle oluşur. PAS / TIRPAS refraktometri Şekil 5 ve Tablo 1 için elde edilmiştir. Şekil 5, eğik spektrumu ve hacimli refraktif indeks tahmin etmek için test edilmekte olan bir numune için elde edilen sayısal türevini gösterir. Tablo 1 tahmin PAS / TIRPAS refraktometre kullanılarak gerçekleştirilen sonuçları göstermektedir iştigal bir su / PEG / doğrudan kırmızı boya karışımının kütle kırılma endeksiStandart bir el refraktometre kullanarak toplu refraktif indeks tahminine kırmızı. Son olarak, OTPAS sonuçları Şekil 7 ve Tablo 2 &#39;de gösterilmiştir. 7 alınan açısal iki tarama rakamlar göstermektedir OTPAS. Tablo 2 OTPAS aynı ince film örneklerinin spektroskopik Elipsometri arasındaki bir karşılaştırmayı göstermektedir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54192/54192fig1.jpg" /> EFPA. EFPA Şekil 1. Subtechnologies şu üç farklı alt-teknolojilerin oluşur. Bu teknolojiler TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometre ve OTPAS bulunmaktadır. Her teknik türetmek veya farklı özelliklerini belirlemek için malzemeler değerlendirebilir. TIRPAS biyoalgı amaçlı optik absorpsiyon dayalı malzemeler algılar, PAS / TIRPAS Refraktometri toplu kırılma endeksi değerlendirir ve OTPAS ince film kırılma indeksinin değerlendirird kalınlığı. TIRPAS olarak, kritik açı θ c ötesinde ışık optik emici ile etkileşim üzerine bir ses dalgası üretebilir bir kaybolan alan oluşturur. PAS / TIRPAS refraktometre içinde, TIRPAS ve PAS dalga hem kaybolan alanı foto akustik uyarımı ve geleneksel foto akustik uyarımı hem elde edilir. açısal spektrumu grafiğinde bu iki farklı çizilmesi ile, geçiş açısı daha sonra refraktif indeksi elde etmek için kullanılabilecek, gözlemlenebilir. Son olarak, OTPAS olarak, akustik sinyallerin bir spektrum, bir alt-tabaka üzerinde ince bir film ve çıplak alt-tabaka hem de kritik açı θ c ötesinde lazer ışınlaması ile elde edilir. Veri doğrusal olmayan bir eğri algoritma uygulanarak, ince film kalınlığı ve kırılma indeksi elde edilebilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> . Şekil 2. EFPA şematik / fotoğraf Sol: lazer ışını lateks kauçuk kaplı algılama alanını aşırı dolmasına genişletilmesi gerektiğini EFPA kurmak için. gösterildiği gibi kiriş başlangıçta prizma için 45 derecelik bir açıda olmalıdır. Sağ:. Optik tren gösteren kurulum Fotoğraf <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig2large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54192/54192fig3.jpg" /> Şekil 3. Örnek yükleme. Örnekler alt tabakaya immersiyon yoluyla optik temas prizma ile yüklenir. TIRPAS ya PAS / TIRPAS refraktometre, direkt sıvı temas testleri için alt-tabaka üzerinde numune ile elde edilir. OTPAS, optik bağlaştıncı uçtan bir uca olarakoptik tünel gerçekleşmesi için ugh substrat ve kırmızı lateks kauçuk arasında ek daldırma yağı sağlar. Bağlama sonra birlikte bir tork anahtarı kullanarak ve vidaları montaj kenetlenir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54192/54192fig4.jpg" /> Şekil 4. TIRPAS tipik veri. TIRPAS dalga genellikle TIRPAS yönteminin karakteristik iki kutuplu akustik sinyal görünüme sahip. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/54192/54192fig5.jpg" /> Şekil 5. PAS / tipik verileri TIRPAS. &lt;/ Strong&gt; Sol: insidansı çeşitli açılarda örnek ışınlanması ile elde edilir Açısal spektrum verileri. Sağ: sırayla kritik açı pozisyonuna karşılık gelen TIRPAS rejimlerine PAS, geçiş gösteren bir yerel minimuma ortaya sol rakamın Sayısal türev. Izni ile yayımlanmaktadır. 18 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig5large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/54192/54192fig6.jpg" /> Şekil 6. Program akış şeması. Program bir kaç iteratif adımda çalıştırılır. prizma montaj sıfır dereceye ayarlanır ve daha sonra parametreler programı çalıştırmadan önce seçilir. Daha sonra program bir alt-tabaka ve bir film, her iki açısal spektrumunu elde etmek için çalıştırılır. Son olarak, bir eğri filmi kırılma indeksi ve kalınlık tahmin etmek verilere uyum. Izni ile yayımlanmaktadır. 6. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/54192/54192fig7.jpg" /> . Şekil 7. OTPAS tipik veriler Sol: Bu rakam bir MgF2 film ve sırasıyla bir N-BK7 substrat açısal spektrum taramaları gösterir. Sağ N-BK7 alt-tabaka taraması ile MgF2 filmi açısal tayfı taraması bölünmesi ve sabit faktörü beta ile çarparak, geliş açısına karşı optik tünel (%) derecesi refraktif tahminine olanak sağlayan, elde edilebilir indeks ve ince film kalınlığı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/54192fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> PAS / TIRPAS </td><td> örnek 1 </td><td> örnek 2 </td><td> örnek 3 </td><td> örnek 4 </td><td> numune 5 </td><td> Atago R-5000 </td></tr><tr><td> Direkt Kırmızı / PEG 125 ug / ml </td><td> 1.395 </td><td> 1.395 </td><td> 1.395 </td><td> 1.395 </td><td> 1.395 </td><td> 1,395-1,397 </td></tr><tr><td> Direkt Kırmızı / PEG 250 ug / ml </td><td> 1.39 </td><td> 1.39 </td><td> 1.39 </td><td> 1.39 </td><td> 1.39 </td><td> 1,390-1,396 </td></tr><tr><td> Direkt Kırmızı / PEG 500 ug / ml </td><td> 1.388 </td><td> 1.389 </td><td> 1.389 </td><td> 1.389 </td><td> 1.389 </td><td> 1,381-1,395 </td></tr><tr><td> Direkt Kırmızı / PEG 750 ug / ml </td><td> 1.382 </td><td> 1.382 </td><td> 1.387 </td><td> 1.387 </td><td> 1.387 </td><td> 1,372-1,395 </td&gt; </tr><tr><td> miyoglobin 460 ug / ml </td><td> 1.33 </td><td> 1,329 </td><td> 1,331 </td><td> 1.33 </td><td> 1,331 </td><td> 1,335 </td></tr></tbody></table> Tablo 1. PAS / TIRPAS sonuçları. Aşağıdaki tabloda refraktif indeks yükseltmek için karışık% 50 PEG ile doğrudan kırmızı boya için tipik sonuçlarını gösterir. Izni ile yayımlanmaktadır. 18 <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Test tipi </td><td> teknik </td><td> Film tipi </td><td> Kırılma indisi </td><td> Kalınlığı (nm) </td></tr><tr><td> Intrasample </td><td> OTPAS </td><td> MgF2 200 nm </td><td> 1.384 ± 0.004 </td><td> 203 ± 6 </td></tr><tr><td> Intrasample </td><td> ellipsometry </td><td> MgF2 200 nm </td><td> 1.393 ± 0.001 </td><td> 192,4 ± 1.1 </td></tr><tr><td> Intersample </td><td> OTPAS </td><td> MgF2 200 nm </td><td> 1.395 ± 0.011 </td><td> 220 ± 19 </td></tr><tr><td> Intersample </td><td> elipsometri </td><td> MgF2 200 nm </td><td> 1.392 ± 0.002 </td><td> 195,2 ± 1.8 </td></tr></tbody></table> Tablo 2. OTPAS sonuç. Aşağıdaki tablo spektroskopik Elipsometri vs OTPAS 200 nm MgF2 ince filmler için tipik sonuçlarını gösterir. Intrasample intersample ise bağımsız on film test anlamına gelir, bir tek filmi on kere test anlamına gelir. Izni ile yayımlanmaktadır. 6 <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Ortalamalar arasında </strong&gt; </td><td fo:width="0.6in" style="width:40px"> 1 </td><td> Başlangıç ​​açısı </td><td fo:width="0.6in" style="width:35px"> 60 </td><td> Isınma (dakika) </td><td style="width:90px"> 0 </td><td style="width:90px"> Kırılma indeksi (prizma) </td><td> 1.519 </td></tr><tr><td> # taramaları </td><td> 1 </td><td> adım boyutu </td><td> 0.1 </td><td> Şuraya kaydet </td><td> &quot;DosyaAdınız&quot; .csv </td><td> microstep # </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Set Q-switch </td><td> 275 </td><td> Dur açısı </td><td> 80 </td><td> Lazer seçin </td><td> Surelite </td><td> Hız (rpm) </td><td> 500 </td></tr><tr><td> Hata toleransı (%) </td><td> 5 </td><td> Lazer başlangıç </td><td> üzerinde </td><td> Alçak geçiren filtre (progVeri deposu) </td><td> 1.00 x 10 7 </td><td> Hızlanma (RPS) </td><td> 200 </td></tr></tbody></table> Tablo PAS / TIRPAS refraktometre 3. Açısal spektrum ayarları. Aşağıdaki tabloda PAS / TIRPAS refraktometre bir açısal yelpazenin için gerekli ayarları gösterir. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Ortalamalar arasında </td><td fo:width="0.6in" style="width:40px"> 64 </td><td> Başlangıç ​​açısı </td><td fo:width="0.6in" style="width:35px"> 70 </td><td> Isınma (dakika) </td><td style="width:90px"> 1 </td><td style="width:90px"> Kırılma indeksi (prizma) </td><td> 1.519 </td></tr><tr><td> # taramaları </td><td> 1 </td><td> adım boyutu </td><td> 0.1 </td><td> Şuraya kaydet </td><td> &quot;DosyaAdınız &amp;# 8221; .csv </td><td> microstep # </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Set Q-switch </td><td> 275 </td><td> Dur açısı </td><td> 72 </td><td> Lazer seçin </td><td> Surelite </td><td> Hız (rpm) </td><td> 500 </td></tr><tr><td> Hata toleransı (%) </td><td> 5 </td><td> Lazer başlangıç </td><td> üzerinde </td><td> Alçak geçiren filtre (programı) </td><td> 1.00 x 10 7 </td><td> Hızlanma (RPS) </td><td> 200 </td></tr></tbody></table> Masa OTPAS 4. Açısal spektrum ayarları. Aşağıdaki tabloda, OTPAS bir açısal yelpazenin için gerekli ayarları gösterir. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td style="width:65px"> Düşük bir kırılma indisi </td><td> 1 &lt;/ Td&gt; <td style="width:72px"> Hata payı </td><td> 1.00 x 10 -12 </td><td style="width:80px"> çoğaltıcı RI </td><td style="width:83px"> 1.519 </td><td style="width:65px"> Yüzey verileri </td><td style="width:83px"> yourfilename.csv seçin </td></tr><tr><td> alt kalınlık </td><td> 0 nm </td><td> Kırılma indeksi tahmin </td><td> 1.3 </td><td> dalga boyu </td><td> 532 nm </td><td> Çoklu dosyalar kaydetmek </td><td> yourfilename.csv seçin </td></tr><tr><td> üst kalınlık </td><td> 1000 nm </td><td> kalınlığı tahmin </td><td> 200 nm </td><td> polarizasyon </td><td> P polarize </td><td> Kaç dosya </td><td> size uygun istediğiniz dosyaların arasında </td></tr><tr><td> Maksimum yineleme </td><td> 5000 </td><td> Yüzeyri </td><td> 1.519 </td><td> Film verileri </td><td> yourfilename.csv seçin </td><td> Uyum tipi </td><td> Tek bir uyum / Toplu uyum </td></tr></tbody></table> Tablo 5. Eğri uydurma parametreleri. Aşağıdaki tablo doğru parametre tahmini için gerekli olan eğri uydurma parametreleri gösterir. Yan Kod Dosya:. OTPAS ince film analyzer_USB-5133.vi <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54192/OTPAS_Thin_Film_Analyzer_USB-5133.vi" target="_blank">bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Evanescent Field Based Photoacoustics: Optical Property Evaluation at Surfaces at JoVE.com

Evanescent Field Based Photoacoustics: Optical Property Evaluation at Surfaces

Burada malzemeyi tahmin ve toplam iç yansıma ile birlikte foto akustik efekti kullanarak optik özellikleri yüzey bir protokol mevcut. Bu teknik, kaybolan alan bazlı photoacoustics optik özellikleri malzemelerin kalınlık, kütle ve ince film kırılma indislerine tahmin etmek için bir foto akustik metroloji sistemi oluşturmak ve keşfetmek için kullanılabilir.

Evanescent Alan Bazlı photoacoustics: Optik Mülkiyet Değerlendirme Yüzeylerde

Here, we present a protocol to estimate material and surface optical properties using the photoacoustic effect combined with total internal reflection. ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Katı Oksit Yakıt Hücreleri Elektrot Yüzeyler Sondalama ve Haritalama

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Galeri Modu Polimerik Mikro-optik Elektrik Alan Sensörleri Whispering Gelişimi

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

Yüzeyler Yakın yüksek hızlı Partikül imaj velosimetri

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

Sınırlanmamış ve Sınırlı Yüzey Aktif Bazlı Kesme Viskoelastik Sıvılarda Küresel Parçacıkların Yerleşme Hızının Deneysel Ölçümü

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

Characterized In-sahada Yaya Davranışı geçerli İnsan kaynaklı Titreşimlerin Simülasyonu

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

Esnek Organik Tek Kristal tabanlı Alan etkili Transistörler Elektrik Özelliklerine Bükme etkisi

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Işık saçılma Profiler (SLPS) Tabanlı Metodoloji İntraoküler Lenslerden İleri ve Geri Işık Saçılımını Kantitatif Olarak Değerlendirmek İçin Tarama

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...