203409. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagi minőség vizsgálatára fényelnyelés okozta reflexió, vagy transzmisszió változás alapján
3 HU 203409 B 4 mátrixra vezetjük. Kísérleteink alapján az optikai rendszer úgy van kiképezve, hogy a mintát a fotodetektor mátrixra képezi le, azaz az egyes detektorelemcken megjelenő elektromos jel arányos a megfelelő tárgypontról érkező fényintenzitással. Az így nyerhető jel, tapasztalatunk szerint, arányos a beeső próbanyaláb intenzitásának és a termikusán modulált reflexiónak, vagy transzmissziónak a szorzatával. Abban az esetben, ha a detektorok jeléből kiszűrjük a fűtés szaggatást frekvenciájával megegyező frekvenciájú komponenst, megkapjuk a múlta felületi hőmérsékletével arányos jelet Ezta jelet előnyösen megjelenítve létrehozzuk a minta felületi fényabszorpciójának képét Kísérleteink során rájöttünk arra is, hogy a múlta reflexiójából adódó, a mérés kiértékelését zavaró DC- komponens jelentős mértékben lecsökkenthető. Ez a csökkenés előnyösen fotorefraktív kristály alkalmazásával valósítható meg. Kísérleteink alapján ugyanis bebizonyosodott, hogy a fényforrás fényének célszerűen egy részét a kristályon átengedve olyan hologramszerű elektronsűrűség hozható létre a kristályban, ami kb. 1 s relax iációs idejű és az áthaladó refclklált, vagy transzmi ttált fényből ennek révén a DC-komponens kb. 3%-ra lecsökkenthető. Ezzel a megoldással jelentős mértékben megnövelhető a mérés hasznos jel/zaj aránya és a detektor dinamikus tartománya is jobban kihasználható. A fénydetektor mátrixon keletkező jel előnyösen kétféleképpen is kiértékelhető: párhuzamosan - ebben az esetben több fázisérzékeny ún. kxk-in detektor alkalmazása szükséges - és a fénydetektor mátrixpontjainak egymás utáni kiértékelésével, amely egy lock-in detektorral is elvégezhető. A találmány tárgya eljárás anyagi minőség vizsgálatára fényelnyelés okozta reflexió, vagy transzmisszió változás alapján, amelynek során nagy felületi fényességű, síkfelület alakú fényforrás által kibocsátott, vagy ettől eltérő alakú fényforrás által kibocsátott, optikai úton azonban ilyenné alakított fénysugámyalábot megszaggatjuk és az így modulált fénysugámyalábot optikai lencsével a vizsgált anyagra, vagy a vizsgált anyagba fókuszáljuk. Az eljárás lényege az, hogy reflexió, vagy transzmisszió változásának leképzését további, homogén felületi fényességű fényforrással oly módon valósítjuk meg, hogy a további fényforrásból érkező próbanyalábbal egyenletesen megvilágítjuk a mintát és az arról visszaverődő, vagy azon áthaladó jelet feldolgozzuk, előnyösen kétdimenziós, fotodetektor mátrixra vezetjük, ahol is pontonkénti megfeleltetést létesítünk a minta felülete és a detektormátrix elemei között. A fotodetektor mátrixai májük a villamos jelet, amelyből a múlta reflexiós vagy transzmissziós állandóját meghatározzuk, következtetünk annak anyagi minőségére. Az eljárás célszerű megoldása esetén a próbanyalábból meghatározzuk annak állandó DC-komponensét és a periodikus abszorpció hatására fellépő változást tartalmazó AC-komponenst és a leképzéshez csak az AC- komponenst használjuk fel. Az AC-komponens leválasztását előnyösen frekvenciaszelek tív erősítőkkel végezzük. A múltának a detektormátrix felületére történő leképzése során előnyösen a detektormátrix elemeit végigszkennelve juttatjuk a jeleket a fázisérzékeny lock-in erősítőre. Szükség esetál célszerűen alkalmazhatunk annyi erősítőt is, amennyi a detektormátrix elemeinek a száma. Ebben az esetben valódi párhuzamos jelfeldolgozást végzünk, ahol is a leképzés - képalkotás - sebességét egyedül a fázisérzékeny erősítő integrálási ideje befolyásolja. Természetesen az AC-komponensek meghatározása nemcsak analóg elektronika felhasználásával történhet, ez a fázisérzékeny erősítők működését szimuláló számítógépes feldolgozás révén is megvalósítható. A találmány szerinti eljárás további célszerű megoldásánál a fotodetektor mátrixra vezetett jelben megnöveljük az AC-komponensnek a DC-komponenshez viszonyított arányát Találmányunk értelmében ezt az aránynövelést előnyösen úgy ájük el, hogy a próbanyalábot nyalábosztó segítségével két részre osztjuk, amelyek közül az egyik nyalábbal világítjuk meg a mintát és az arról visszaverődő, vagy azon áthaladó nyalábot fotorefraktív kristályban összekeverjük a másik nyalábbal és az így előállított jelet dolgozzuk fel. Fotoreflaktív kristályként célszerűen báriumtitanát-egykristályt alkalmazunk. Ezzel az előnyös megoldással a DC-komponenst eredeti értékének néhány %-ára csökkentjük. Kísérleteink során bebizonyosodott ugyanis, hogy a DC-komponens értéke a gyakorlatban jelentős mértékben meghaladja a hasznos információt hordozó AC- komponens értékét, mivel a reflexiós állandó hőmérsékleti együtthatója 10 5 nagyságrendű csupán. A fotodetektor mátrix elemeinek ismert tulajdonságai miatt a fotodetektor mátrixon a megvilágítás erősségű a telítési szint alatt kell tartanunk, ezért a hasznos AC-komponens számára csak egy szűkebb dinamikatartomány áll rendelkezésre. Ezért van szükség az AC-komponens DC- komponenshez viszonyított arányának növelésére. Ezt a növelést az előzőekben ismertetettek szerint előnyösen úgy ájük el, hogy a DC-komponenst, annak eredeti értékét jelentős mértékben lecsökkenjük. Ismeretes ugyanis, hogy vannak olyan kristályok, amelyek törésmutatója függ a bennük lévő elektromos térerősségtől. Ez az ún. elektrooptikai hatás azonban akkor is fellép, ha az elektromos térerősséget a kristályon áthaladó fénynyalábbal hozzuk létre, ez a jelenség a fotoreflaktív effektus. Eljárásunk előnyős megoldásánál ilyen fotorefraktív kristályt - például bárium ti tanát-egykristályt - alkalmazunk, amelyben a nyalábok összekeverésével olyan hologramszerű elektromos teret hozunk létre, amely a törésmutatót úgy modulálja, hogy az ily módon kialakuló rácsozat a mintáról érkező nyaláb DC-komponensét kioltja. Ez akioltás ugyan nem teljesen tökéletes, azonban ezáltal a jelben az AC/DC komponensarány legalább az eredeti érték 20-30-szorosára növelhető, ezáltal a találmány szerinti eljárás érzékenysége ugyanilyen arányban növekszik. A találmány tárgya továbbá berendezés anyagi minőség vizsgálatára fényelnyelés okozta reflexió, vagy transzmisszió változás alapján, amelynek nagy felületi fényességű, homogén, felület mentén sugárzó, vagy felületalakúra kiképzett sugárzást kibocsátó fénysugárforrása, a fénysugárforrás által kibocsátott fénysugámyaláb útjában fényszaggató berendezése és fókuszáló optikai lencséje van. Az optikai lencse tengelye mailén, a fénysugárfonás képének helyén vizsgált minta van elhelyezve, az optikai lencse optikai tengelye merőleges a fénysugárforrás vonalára. A berendezés úgy van kialakítva, hogy további, nagy felületi fényességű fényforrást tartalmaz. A további fényforrás által kibocsátott próbanyaláb útjában, a próbanyalábot a vizsgált mintára leképező 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
