Комплексные исследования качества сапфировых оптических окон современными неразрушающими методами

Сапфір є унікальним матеріалом, який широко використовується в сучасних приладах як для виробництвах оптичних пристроїв так і в мікроелектроніці. Тому вимірювання внутрішніх напружень та якості полірування поверхонь в деталях із сапфіру є актуальною проблемою в науковому приладобудуванні. Як відомо, на геометрію фронту розповсюдження випромінювання може впливати як якість полірування, так і внутрішні механічні напруження, пов’язані з вирощуванням кристалів сапфіру. Метою роботи було розроблення високочутливого методу неруйнівного контролю лазерних вікон із сапфіру та встановлення зв’язку між розподілом внутрішніх механічних напружень з наношорсткістю полірованих поверхонь. Були проведені комплексні дослідження: якості полірування методом атомно-силової мікроскопії та внутрішніх напружень - новим неруйнівним поляризаційно-модуляційним методом. Результати досліджень дозволили виявити розподіл внутрішніх механічних напружень в лазерних вікнах із сапфіру і вперше встановити пропорційну залежність між внутрішніми механічними напруженнями та наношорсткістю полірованих поверхонь.Sapphire is a unique material that is widely used in modern instruments, as in the production of optical devices and microelectronics. Therefore, measurement of internal stress and the quality of polishing of detail’s surfaces of sapphire is an urgent problem in the scientific instrument. It is known that the geometry of the front of the radiation can affect the quality of polishing, and internal mechanical stresses associated with growing sapphire crystals. The goal of the work was to develop a highly sensitive method of nondestructive testing of the laser sapphire window and the link between the distribution of internal mechanical stresses nanoroughness with polished surfaces. Comprehensive studies have been conducted: the quality of polishing using atomic force microscopy, and the internal stresses – a new non-destructive polarization-modulation method. First established proportional relationship of internal stresses in laser sapphire windows and their nanoroughness of polished surfaces. The practical value lies in the development of new highly sensitive non-destructive polarization-modulation method by which control is performed tension-and micro-and nanodefect in crystalline materials that can be used in production.Сапфир является уникальным материалом, который широко используется в современных приборах, как в производстве оптических устройств, так и в микроэлектронике. Поэтому измерения внутренних напряжений и качества полировки поверхностей в деталях из сапфира является актуальной проблемой в научном приборостроении. Как известно, на геометрию фронта распространения излучения может влиять как качество полирования, так и внутренние механические напряжения, связанные с выращиванием кристаллов сапфира. Целью работы была разработка высокочувствительного метода неразрушающего контроля лазерных окон с сапфиром и установления связи между распределением внутренних механических напряжений с наношероховатостью полированных поверхностей. Были проведены комплексные исследования: качество полирования методом атомно-силовой микроскопии и внутренние напряжения - новым неразрушающим поляризационно-модуляционным методом. Результаты исследований позволили выявить распределение внутренних механических напряжений в лазерных сапфировых окнах и впервые установить пропорциональную зависимость между внутренними механическими напряжениями и наношероховатостью полированных поверхностей

Детектирование индуцированных тепловым потоком напряжений в твердом теле с помощью фотоупругого микроскопа

Мета цієї статті полягає в представленні переваг практичного та ефективного методу модуляційної поляриметрії (МПМ), застосованого до зразка кварцового скла у вигляді пластини для виявлення його найменших внутрішніх термонапружень, викликаних поширення теплової хвилі. Описаний МПМ дозволив провести точні вимірювання двопроменезаломлення, яке супроводжує динаміку термопружності, що зробило можливим обчислення значення розподілу напружень вздовж і поперек напрямку теплового потоку в певні моменти часу, а також їх залежність від часу в певних координатах теплового потоку. Основна мета даної роботи є не тільки вирішення обернених задач нестаціонарної термопружності, що дозволяє отримати просторово-часові температурні функції графічним інтегруванням експериментальних характеристик, але й дослідження динаміки точки максимуму кривизни температурної функції T(t), що є характеристикою теплового фронту в процесі встановлення теплового потоку. Окрім того, було показано, що завдяки високій виявній здатності МПМ застосованої у фотопружному мікроскопі, стало можливим спостерігати радіаційну складову теплопереносу.The aim of this paper is to present adventures of practical and effective modulation polarimetry method (MPM) applied to the plate sample of quartz glass for detection of its minute internal thermoelastic stresses induced by heat wave propagation. Described MPM allowed to make accurate measuring of birefringence that accompany the dynamics of thermoelasticity and made possible to calculate the value of stress distribution along and crosswise to the direction of heat flow at certain moments of time, as well as its dependence on time in defined heat flux coordinates. The main goal of this paper is not only the solution of inverse problems of nonstationary thermoelasticity that allowed obtaining spatio-temporal temperature functions by graphical integration of the experimental characteristics but researching the dynamics of the maximum curvature point of the temperature function T(t) that is a characteristic of the thermal front in the process of heat flow establishment. In addition, it is shown that due to the high detectability of MPM applied in photoelastic microscope became possible to observe the radiation component of the heat transfer process.Цель этой статьи заключается в представлении преимуществ практического и эффективного метода модуляционной поляриметрии (МПМ), примененного к образцу кварцевого стекла в виде пластины для выявления его самых малых внутренних термонапряжений, вызванных распространением тепловой волны. Описанный МПМ позволил провести точные измерения двулучепреломления, которое сопровождает динамику термоупругости, что сделало возможным вычисление значения распределения напряжений вдоль и поперек направления теплового потока в определенные моменты времени, а также их зависимость от времени в определенных координатах теплового потока. Основная цель данной работы является не только решение обратной задачи нестационарной термоупругости, что позволяет получить пространственно-временные температурные функции графическим интегрированием экспериментальных характеристик, но и исследование динамики точки максимума кривизны температурной функции T(t), что является характеристикой теплового фронта в процессе установления теплового потока. Кроме того, было показано, что благодаря применению высокой обнаружительной способности МПМ в фотоупругом микроскопе сделало возможным наблюдать радиационную составляющую теплопереноса

Optical Properties of Gold Nanoparticle Assemblies on a Glass Surface

International audienceThe assemblies of cross-linked gold nanoparticles (AuNP) attract lot of scientific attention due to feasible perspectives of their use for development of scaled contact electrodes. Here, we developed and tested method of solid-state formation of dimers created from small AuNP (~18 nm) cross-linked with 1.9-nonadithiol (NDT) molecules. The morphology of created coating of a glass surface and its optical-polarization properties have been studied in detail by combination of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, UV-visible spectroscopy, and modulation-polarization spectroscopy. The modification of localized surface plasmon resonance (LSPR) of single AuNP and their assemblies were studied by measuring of the spectral characteristics of polarization difference at all stages of synthesis. The radiative and nonradiative modes of LSPR have been analyzed in detail at different angles of incidence light. This allowed establishing relation between surface morphology of the coating and its optical properties

Детектування індукованих тепловим потоком напружень в твердому тілі за допомогою фотопружного мікроскопу

The aim of this paper is to present adventures of practical and effective modulation polarimetry method (MPM) applied to the plate sample of quartz glass for detection of its minute internal thermoelastic stresses induced by heat wave propagation. Described MPM allowed to make accurate measuring of birefringence that accompany the dynamics of thermoelasticity and made possible to calculate the value of stress distribution along and crosswise to the direction of heat flow at certain moments of time, as well as its dependence on time in defined heat flux coordinates. The main goal of this paper is not only the solution of inverse problems of nonstationary thermoelasticity that allowed obtaining spatio-temporal temperature functions by graphical integration of the experimental characteristics but researching the dynamics of the maximum curvature point of the temperature function T(t) that is a characteristic of the thermal front in the process of heat flow establishment. In addition, it is shown that due to the high detectability of MPM applied in photoelastic microscope became possible to observe the radiation component of the heat transfer process.References 20, figures 5.Цель этой статьи заключается в представлении преимуществ практического и эффективного метода модуляционной поляриметрии (МПМ), примененного к образцу кварцевого стекла в виде пластины для выявления его самых малых внутренних термонапряжений, вызванных распространением тепловой волны. Описанный MПM позволил провести точные измерения двулучепреломления, которое сопровождает динамику термоупругости, что сделало возможным вычисление значения распределения напряжений вдоль и поперек направления теплового потока в определенные моменты времени, а также их зависимость от времени в определенных координатах теплового потока. Основная цель данной работы является не только решение обратной задачи нестационарной термоупругости, что позволяет получить пространственно-временные температурные функции графическим интегрированием экспериментальных характеристик, но и исследование динамики точки максимума кривизны температурной функции T(t), что является характеристикой теплового фронта в процессе установления теплового потока. Кроме того, было показано, что благодаря применению высокой обнаружительной способности MПM в фотоупругом микроскопе сделало возможным наблюдать радиационную составляющую теплопереноса.Библ. 20, рис. 5 .Мета цієї статті полягає в представленні переваг практичного та ефективного методу модуляційної поляриметрії (МПМ), застосованого до зразка кварцового скла у вигляді пластини для виявлення його найменших внутрішніх термонапружень, викликаних поширення теплової хвилі. Описаний MПM дозволив провести точні вимірювання двопроменезаломлення, яке супроводжує динаміку термопружності, що зробило можливим обчислення значення розподілу напружень вздовж і поперек напрямку теплового потоку в певні моменти часу, а також їх залежність від часу в певних координатах теплового потоку. Основна мета даної роботи є не тільки вирішення обернених задач нестаціонарної термопружності, що дозволяє отримати просторово-часові температурні функції графічним інтегруванням експериментальних характеристик, але й дослідження динаміки точки максимуму кривизни температурної функції T(t), що є характеристикою теплового фронту в процесі встановлення теплового потоку . Окрім того, було показано, що завдяки високій виявній здатності MПM застосованої у фотопружному мікроскопі, стало можливим спостерігати радіаційну складову  теплопереносу.Бібл. 20 , рис. 5

Modulation polarimetry of full internal reflection, broken by diamond-like films

This article presents research results on diamond-like films produced under different technological conditions. The parameter ρ — polarization difference — has been introduced. It has been found from spectral features of the parameter ρ that the interaction of electromagnetic radiation with the electronic system of specimens, which occurs in the used spectral range, consists of local and polariton surface resonances, differing in frequencies and times of relaxations. The autors concluded that the correlation in resonance intensity is defined by the structural characteristics of the specimens. These results show that modulation polarimetry is a perspective technique for diagnostics of the structural homogeneity of composite nanocluster films