Reflektometrie - Reflectometry
Die Reflektometrie verwendet die Reflexion von Wellen an Oberflächen und Grenzflächen , um Objekte zu erkennen oder zu charakterisieren.
Es gibt viele verschiedene Formen der Reflektometrie. Sie können auf verschiedene Arten klassifiziert werden: durch die verwendete Strahlung (elektromagnetische Strahlung, Ultraschall, Teilchenstrahlen), durch die Geometrie der Wellenausbreitung (ungelenkt gegenüber Wellenleitern oder Kabeln), durch die beteiligten Längenskalen (Wellenlänge und Eindringtiefe gegenüber Größe der untersuchtes Objekt), nach der Messmethode (kontinuierlich versus gepulst, polarisationsaufgelöst, ...) und nach Anwendungsbereich.
Gebrauchte Strahlung
Elektromagnetische Strahlung mit sehr unterschiedlichen Wellenlängen wird in vielen verschiedenen Formen der Reflektometrie verwendet:
- Radar und Lidar : Reflexionen elektromagnetischer Impulse werden verwendet, um das Vorhandensein zu erfassen und den Ort und die Geschwindigkeit von Objekten wie Flugzeugen, Raketen, Schiffen und Autos zu messen.
- Charakterisierung von Halbleiter- und dielektrischen Dünnschichten: Die Analyse von Reflexionsdaten unter Verwendung der Forouhi Bloomer-Dispersionsgleichungen kann die Dicke, den Brechungsindex und den Extinktionskoeffizienten von Dünnfilmen bestimmen, die in der Halbleiterindustrie verwendet werden.
- Röntgenreflektometrie : ist eine oberflächenempfindliche Analysetechnik, die in der Chemie, Physik und Materialwissenschaft zur Charakterisierung von Oberflächen, Dünnfilmen und Mehrfachschichten verwendet wird.
Die Ausbreitung elektrischer Impulse in Kabeln wird verwendet, um Defekte in der elektrischen Verkabelung zu erkennen und zu lokalisieren.
Ultraschallreflektometrie : Ein Wandler erzeugt Ultraschallwellen, die sich ausbreiten, bis er die Grenzfläche zwischen dem Ausbreitungsmedium und der Probe erreicht. Die Welle wird teilweise an der Grenzfläche reflektiert und teilweise in die Probe übertragen. Die an der Grenzfläche reflektierten Wellen wandern zurück zum Wandler, dann wird die Impedanz einer Probe durch Messen der Amplitude der von der Grenzfläche zwischen Ausbreitungsmedium und Probe reflektierten Welle bestimmt. Aus der reflektierten Welle können einige Eigenschaften der Probe bestimmt werden, die charakterisiert werden sollen. Zu den Anwendungen gehören medizinische Ultraschalluntersuchungen und zerstörungsfreie Prüfungen .
Neutronenreflektometrie : ist eine Neutronenbeugungstechnik zur Messung der Struktur dünner Filme , ähnlich den häufig komplementären Techniken der Röntgenreflexion und Ellipsometrie . Die Technik liefert wertvolle Informationen über eine breite Vielfalt von wissenschaftlichen und technologischen Anwendungen , einschließlich chemischer Aggregation , Polymer und Tensid Adsorption , Struktur der Dünnfilmmagnetsysteme, biologischer Membranen.
Hautreflexionsvermögen : In der Anthropologie werden häufig Reflektometriegeräte verwendet, um die menschliche Hautfarbe durch Messung des Hautreflexionsvermögens zu messen . Diese Geräte sind typischerweise auf den Oberarm oder die Stirn gerichtet, wobei die emittierten Wellen dann in verschiedenen Prozentsätzen interpretiert werden. Niedrigere Frequenzen bedeuten ein geringeres Hautreflexionsvermögen und damit eine dunklere Pigmentierung, während höhere Frequenzen ein höheres Hautreflexionsvermögen und damit eine hellere Pigmentierung bedeuten.
Verschiedene Reflektometrietechniken
Viele Techniken basieren auf dem Prinzip der Reflektometrie und unterscheiden sich durch die Art der verwendeten Wellen und die Analyse des reflektierten Signals. Unter all diesen Techniken können wir die wichtigsten klassifizieren, sind aber nicht beschränkt auf:
- Bei der Zeitbereichsreflektometrie (TDR) sendet man eine Folge schneller Impulse aus und analysiert die Größe, Dauer und Form der reflektierten Impulse.
- Frequenzbereichsreflektometrie (FDR): Diese Technik basiert auf der Übertragung eines Satzes von Sinuswellen mit gestufter Frequenz von der Probe. Beim TDR breiten sich diese Wellen bis zur Probe aus und werden zur Quelle zurückreflektiert. Es gibt verschiedene Arten von FDR, die üblicherweise in Radaranwendungen oder zur Charakterisierung von Kabeln / Drähten verwendet werden. Die Signalanalyse konzentriert sich eher auf die Frequenzänderungen zwischen dem einfallenden Signal und dem reflektierten Signal.
- Die Ellipsometrie ist die polarisationsaufgelöste Messung von Lichtreflexionen von dünnen Filmen.