Single trace terahertz spectroscopic ellipsometry

© 2019 Optical Society of America. One print or electronic copy may be made for personal use only. Systematic reproduction and distribution, duplication of any material in this paper for a fee or for commercial purposes, or modifications of the content of this paper are prohibited"[EN] A new technique for terahertz time-domain ellipsometry is presented. Information of reflection coefficients of the sample in two orthogonal polarizations is encoded on the same terahertz trace by using a birefringent medium. This allows for single measurement refractive index extraction without the need for a moving analyzer. A comparison of the complex refractive index measurements of optical grade fused silica and non birefringent sapphire are carried out both in reflection ellipsometry and with a standard terahertz transmission spectrometer showing good agreement. (C) 2019 Optical Society of America under the terms of the OSA Open Access Publishing AgreementMinisterio de Ciencia, Innovación y Universidades (TEC2016-80906-R).Báez-Chorro, MÁ.; Vidal Rodriguez, B. (2019). Single trace terahertz spectroscopic ellipsometry. Optics Express. 27(24):35468-35474. https://doi.org/10.1364/OE.27.035468S35468354742724Bockelt, A., Palaci Lopez, J., & Vidal, B. (2015). All-Fiber Centralized Architecture for Parallel Terahertz Sensors. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 5(1), 137-144. doi:10.1109/tthz.2014.2373313Khazan, M., Meissner, R., & Wilke, I. (2001). Convertible transmission-reflection time-domain terahertz spectrometer. Review of Scientific Instruments, 72(8), 3427-3430. doi:10.1063/1.1384433Liu, H.-B., Chen, Y., Bastiaans, G. J., & Zhang, X.-C. (2006). Detection and identification of explosive RDX by THz diffuse reflection spectroscopy. Optics Express, 14(1), 415. doi:10.1364/opex.14.000415Sanjuan, F., Bockelt, A., & Vidal, B. (2014). Birefringence measurement in the terahertz range based on double Fourier analysis. Optics Letters, 39(4), 809. doi:10.1364/ol.39.000809Nagashima, T., & Hangyo, M. (2001). Measurement of complex optical constants of a highly doped Si wafer using terahertz ellipsometry. Applied Physics Letters, 79(24), 3917-3919. doi:10.1063/1.1426258Matsumoto, N., Hosokura, T., Nagashima, T., & Hangyo, M. (2011). Measurement of the dielectric constant of thin films by terahertz time-domain spectroscopic ellipsometry. Optics Letters, 36(2), 265. doi:10.1364/ol.36.000265Galuza, A. A., Kiseliov, V. K., Kolenov, I. V., Belyaeva, A. I., & Kuleshov, Y. M. (2016). Developments in THz-Range Ellipsometry: Quasi-Optical Ellipsometer. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 6(2), 183-190. doi:10.1109/tthz.2016.2525732Morris, C. M., Aguilar, R. V., Stier, A. V., & Armitage, N. P. (2012). Polarization modulation time-domain terahertz polarimetry. Optics Express, 20(11), 12303. doi:10.1364/oe.20.012303Iwata, T., Uemura, H., Mizutani, Y., & Yasui, T. (2014). Double-modulation reflection-type terahertz ellipsometer for measuring the thickness of a thin paint coating. Optics Express, 22(17), 20595. doi:10.1364/oe.22.020595Byrne, M. B., Shaukat, M. U., Cunningham, J. E., Linfield, E. H., & Davies, A. G. (2011). Simultaneous measurement of orthogonal components of polarization in a free-space propagating terahertz signal using electro-optic detection. Applied Physics Letters, 98(15), 151104. doi:10.1063/1.3579258Guo, Q., Zhang, Y., Lyu, Z., Zhang, D., Huang, Y., Meng, C., … Yuan, J. (2019). THz Time-Domain Spectroscopic Ellipsometry With Simultaneous Measurements of Orthogonal Polarizations. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 9(4), 422-429. doi:10.1109/tthz.2019.2921200Pupeza, I., Wilk, R., & Koch, M. (2007). Highly accurate optical material parameter determination with THz time-domain spectroscopy. Optics Express, 15(7), 4335. doi:10.1364/oe.15.004335Grischkowsky, D., Keiding, S., van Exter, M., & Fattinger, C. (1990). Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors. Journal of the Optical Society of America B, 7(10), 2006. doi:10.1364/josab.7.002006Kim, Y., Yi, M., Kim, B. G., & Ahn, J. (2011). Investigation of THz birefringence measurement and calculation in Al_2O_3 and LiNbO_3. Applied Optics, 50(18), 2906. doi:10.1364/ao.50.002906Chen, X., Parrott, E. P. J., Huang, Z., Chan, H.-P., & Pickwell-MacPherson, E. (2018). Robust and accurate terahertz time-domain spectroscopic ellipsometry. Photonics Research, 6(8), 768. doi:10.1364/prj.6.000768Neshat, M., & Armitage, N. P. (2012). Terahertz time-domain spectroscopic ellipsometry: instrumentation and calibration. Optics Express, 20(27), 29063. doi:10.1364/oe.20.029063Van Exter, M., Fattinger, C., & Grischkowsky, D. (1989). Terahertz time-domain spectroscopy of water vapor. Optics Letters, 14(20), 1128. doi:10.1364/ol.14.00112

Каталитическая активность порошковых сплавов никель–медь в процессах электрохимического выделения водорода в растворе щелочи и щелочном растворе этанола

Ni93Cu and Ni82Cu (at%) alloys were synthesized by the method of combined chemical reduction of Ni(II) and Cu(II) with hydrazine hydrate. These alloys consist of crystalline phases of nickel, solid solution of copper in nickel. Determination by the “capacitive method” of the electrochemically active surface area of working graphite electrodes with “catalytic inks” containing Ni93Cu and Ni82Cu powders showed that it is 4 and 20 % larger than for nickel powder, respectively. It was found that powder alloys Ni93Cu and Ni82Cu are applicable as catalysts for the electrochemical process of hydrogen evolution in alkaline solutions and alkaline ethanol solution. It was determined that the catalytic activity of Ni82Cu powder alloy in the process of hydrogen evolution in the alkaline ethanol solution is higher than for nickel and Ni93Cu powders. The catalytic ability of the Ni82Cu powder alloy during cycling for 25 cycles practically does not change, in contrast to Ni and Ni93Cu.  Методом совместного химического восстановления Ni(II) и Cu(II) гидратом гидразина синтезированы сплавы Ni93Cu и Ni82Cu (ат.%), состоящие из кристаллических фаз никеля, твердого раствора меди в никеле. Определение емкостным методом электрохимически активной площади поверхности рабочих графитовых электродов с «каталитическими чернилами», содержащими порошки Ni93Cu и Ni82Cu, показало, что она на 4 и 20 % больше, чем для порошка никеля. Установлено, что порошковые сплавы Ni93Cu и Ni82Cu применимы в качестве катализаторов электрохимического процесса выделения водорода в растворах щелочей и щелочном растворе этанола. Определено, что каталитическая активность порошкового сплава Ni82Cu в процессе выделения водорода в щелочном растворе этанола выше, чем для порошков никеля и Ni93Cu. Каталитическая способность порошкового сплава Ni82Cu при циклировании в течение 25 циклов практически не меняется в отличие от Ni и Ni93Cu.

Получение порошковых сплавов со структурой частиц ядро-оболочка безэлектролизным осаждением из растворов

Methods of binary and ternary powdery alloys (Cu-Sn, Cu-Zn, Ni-Cu-Zn, Ni-Sn-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu-Fe, Ni-Cu, Ni-Cu-Al) preparation with core-shell particles structure have been developed using the processes either of copper, nickel, tin ions cementation from solutions with tin, zinc, iron powders or nickel chemical deposition from hypophosphite solutions on the mixtures of copper and aluminum powders. Metals quota in the powdery products can be controlled by varying the duration of cementation or chemical deposition, the ratio of reagents quantities, pH and concentration of solutions. The possibility of simultaneous reduction of nickel(II) and tin(II) ions with zinc powder or copper(II) and nickel(II) ions with iron powder with the formation of ternary alloys has been revealed. Low-temperature formation of intermetallic phases in Cu-Sn, Ni-Sn-Zn systems and solid solutions in Ni-Cu-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu-Fe systems has been shown to occur during the cementation. The particles of the initial powders (Al, Cu) are coated with loose and more or less sealed shells during nickel chemical reduction from solutions. Spherical particles, flower-type compact aggregates or dendrites, depending on the nature of metals and processes duration, are formed during the cementation. The powders obtained by cementation andchemical deposition from solutions can be used in the manufacture of products for structural and instrumental (Cu-Sn, Cu-Zn, Ni-Cu-Zn, Ni-Sn-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu, Ni-Cu-Al), antifriction (Ni-Cu-Fe, Ni-Cu) and electrical (Ni-Cu, Ni-Cu-Zn) applications, as well as solders (Cu-Zn, Ni-Sn-Zn).Разработаны методы получения порошков двойных и тройных сплавов металлов (Cu-Sn, Cu-Zn, Ni-Cu-Zn, Ni-Sn-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu-Fe, Ni-Cu, Ni-Cu-Al) со структурой частиц ядро-оболочка с использованием процессов либо контактного вытеснения (КВ) из растворов ионов меди, никеля, олова порошками олова, цинка, железа, либо химического осаждения (ХО) никеля из гипофосфитных растворов на смеси порошков меди и алюминия. Для каждой из изученных систем выявлены возможные соотношения металлов в порошковых продуктах. Определено, что долю металлов в порошках можно регулировать, варьируя длительность КВ или ХО, соотношение количеств реагентов, рН и концентрацию растворов. Выявлена возможность совместного восстановления ионов ни-келя(Щ и олова(Щ порошком цинка или меди(11) и никеля(11) порошком железа с образованием тройных сплавов. Показано, что при протекании КВ происходит низкотемпературное образование интерметаллических фаз (системы Cu-Sn, Ni-Sn-Zn) и твердых растворов (системы Ni-Cu-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu-Fe). В процессе ХО никеля из растворов частицы исходных порошков покрываются рыхлыми или более-менее герметичными оболочками. При КВ в зависимости от природы металлов и длительности процесса образуются сферические частицы, компактные агрегаты в форме розеток или дендриты. Порошки, получаемые методами КВ и ХО, могут быть использованы для изготовления изделий конструкционного и инструментального (Cu-Sn, Cu-Zn, Ni-Cu-Zn, Ni-Sn-Zn, Cu-Fe, Ni-Cu, Ni-Cu-Al), антифрикционного (Ni-Cu-Fe, Ni-Cu) и электротехнического (Ni-Cu, Ni-Cu-Zn) назначения, а также в качестве твердых припоев (Cu-Zn, Ni-Sn-Zn)

Synthesis of optimal multilayer periodic systems: multicriterial approach and realization of synthesized system

A novel effective approach to formulation and solving of a multilayer system synthesis problem has been developed. The main characteristics of the system spectrum are used as quality criteria to formulate the multicriteria optimization problem. The preliminary analysis of a specific system has been shown to simplify the optimization procedure essentially and to obtain a unique solution of the problem. A set of examples illustates the efficiency of the developed approach. Physical reasons for deviations of experimentally realized system from the synthesized one have been formulated