velikost textu

Development and applications of near-field imaging methods in the terahertz spectral domain

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Development and applications of near-field imaging methods in the terahertz spectral domain
Název v češtině:
Vývoj a využití zobrazovacích metod v blízkém poli v terahertzové spektrální oblasti
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Milan Berta, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Filip Kadlec
Oponenti:
RNDr. Antonín Fejfar, CSc.
Auréle J.L. Adam
Id práce:
43613
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. (32-FZUAV)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Kvantová optika a optoelektronika (4F6)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
4. 3. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
mikroskopie s rozlišením pod difrakčním limitem, zobrazování v blízkém poli, dielectrické vlnovody, terahertzové a mikrovlnné záření
Klíčová slova v angličtině:
microscopy with subwavelength resolution and near-field imaging, dielectric waveguides, terahertz and microwave radiation
Abstrakt:
Předkládáme výsledky studia citlivosti a rozlišení kovově-dielektrických sond určených k zobrazování v blízkém poli. Šíření elektromagnetického pole sondou bylo experimentálně studováno pomocí časově rozlišené terahertzové spektroskopie a numericky modelováno v prostředí CST MicroWave Studio 2008. V blízkosti koncové plochy sondy bylo nalezeno několik zón citlivých na lokální dielektrické vlastnosti a lokální anizotropii vzorků. Byla provedena měření citlivosti a kontrastu v několika různých uspořádáních sondy a vzorků; výsledky byly potvrzeny numerickými simulacemi. Získaná data byla analyzována metodou singulárního rozkladu, která umožnila rozlišit nezávislé fyzikální jevy v měřených datech a oddělit vnější vlivy od užitečného signálu. Byly odděleny a rozpoznány nezávislé složky odpovídající charakteristickým změnám ve výstupním terahertzovém pulzu, například při změnách vzdálenosti sondy a vzorku, a při zkoumání lokální anisotropie feroelektrického krystalu titaničitanu barnatého (BaTiO3). V zobrazení vzorku feroelektrického BaTiO3 byly rozpoznány doménové struktury s charakteristickým rozměrem 5 um, t. j. s rozměrem deset krát menším než byly charakteristické rozměry výstupní plochy sondy a čtyřicet krát menším než byla nejkratší vlnová délka použitého záření. V terahertzové spektrální oblasti jsme prozkoumali citlivost sondy na index lomu pomocí několika vzorků s volným povrchem a následně s povrchem přikrytým polyetylénovým filmem. Tenký plastový film zapříčinil snížení citlivosti sondy na index lomu vzorků pod ním, ale přesto umožňoval jejich rozpoznávání. Vynaložili jsme úsilí na zhotovení dvojité kovově-dielektrické sondy složené ze dvou spojených sond s cílem zvýšit rozlišení zobrazování. Zobrazovací experimenty na vzorku s kontrastem kov-dielektrikum prokázaly funkčnost této dvojsondy.
Abstract v angličtině:
We are reporting on a study of the near-field sensitivity and resolution of a metal-dielectric probe (MDP). The propagation of the electromagnetic field across the probe was studied experimentally by means of time-domain terahertz spectroscopy and numerically simulated by CST MicroWave Studio 2008. Several localised areas at the probe end facet were distinguished and showed to be sensitive to the local dielectric properties and local anisotropy of the sample. Contrast and sensitivity measurements were conducted in several configurations of a MDP; the results were confirmed by simulations. The acquired data were analysed by using singular value decomposition that enabled separating independent physical phenomena in the measured datasets and filtering external disturbances out of the signal. Independent components corresponding to the changes in the output terahertz pulse upon varying the probe-sample distance and reflecting the local anisotropy in a ferroelectric barium titanate (BaTiO3) crystal were extracted and identified. The domain structure with characteristic dimensions of about 5 um was resolved during imaging experiments on the ferroelectric BaTiO3 sample, i.e. the resolved structures were ten times smaller than the characteristic dimensions of the end facet of the probe and forty times smaller than the shortest wavelength employed. Sensitivity of the MDP to refractive index was examined employing samples with bare surfaces and consequently with Mylar-covered surfaces. The thin coverage of Mylar film slightly decreased the sensitivity of the probe to the refractive index of the sample underneath, but it still allowed distinguishing among samples. Effort has been put forth to manufacture a metal-dielectric dual probe consisting of two joined MDP with the aim to enhance the resolution at imaging. Imaging experiments demonstrated the sensitivity of the dual probe on a sample with metal-dielectric contrast.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce 44.02 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce 35 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky 42 kB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Filip Kadlec 16 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Antonín Fejfar, CSc. 74 kB
Stáhnout Posudek oponenta Auréle J.L. Adam 164 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. 103 kB