پديد آورنده :
آكوچكيان، محدثه
عنوان :
طراحي و ساخت پوشش پرتوشكاف تيغه اي دورنگ نما در دو ناحيه ي طول موجي از مادون قرمز و محاسبه تنش پسماند پوشش
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده فيزيك
صفحه شمار :
دوازده، ۱۵۱ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين احمدوند
استاد مشاور :
محمد جان نثاري
توصيفگر ها :
پوشش پرتوشكاف دورنگ نما , نرم افزار طراحي لايه هاي نازك مكلئود , روش لايه نشاني تبخير فيزيكي , تنش پسماند , رابطه ي استوني
استاد داور :
مهدي رنجبر، حميده شاكري پور
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/03/13
چكيده فارسي :
چكيده پوشش پرتوشكاف يكي از ابزارهاي نوري است كه بر اساس پديده تداخل بنا شده است عملكرد اين پوششها در سامانههاي نوري تفكيك پرتو فرودي به دو پرتو عبوري و بازتابي است در اين پژوهش طراحي و ساخت سه پوشش پرتوشكاف دورنگنما تيغهاي چند اليه با تركيبي از مواد با ضريب شكست پايين و باال با بيشينهي بازتاب در بازهي طول موجي 5 5 3 ميكرومتر و بيشينهي عبور در بازهي طول موجي21 8 ميكرومتر به جهت استفاده در دوربينهاي تصويربرداري حرارتي مورد بررسي قرارگرفته است با در نظر گرفتن شفافيت مواد انتخابي در بازههاي طول موجي مد نظر در پوشش پرتوشكاف دورنگنما اول ژرمانيوم و ايتريوم باريم فلورايد در پوشش دوم ژرمانيوم و باريوم فلورايد و در پوشش سوم سرب تلوريد و ايتريوم باريم فلورايد به ترتيب به عنوان مواد با ضريب شكست باالو پايين انتخاب شدند طراحي ساختار اين پوشش بر اساس ساختار چارك موج اليه مجزا انجام پذيرفت طراحي و بهينهسازي ساختار اين پوششها توسط نرمافزار طراحي اليههاي نازك مكلئود انجام پذيرفت در قدم اول ضرايب شكلدهي مواد مورد استفاده در ساخت پوششهاي پرتوشكاف محاسبه شد مقدار ضريب شكلدهي براي تك اليههاي ژرمانيوم سرب تلوريد ايتريوم باريم فلورايد و باريم فلورايد به ترتيب 39 0 49 0 59 0 و 69 0 محاسبه شد ساخت پوششها توسط روش اليهنشاني تبخير فيزيكي و توسط بوتهي حرارتي و تفنگ الكتروني انجام پذيرفت به جهت استحكام و پايداري پوشش و چسبندگي اليه ها به يكديگر و به بستره از يك اليه واسط اكسيد ايتريوم با ضخامت نانومتري در ميان اليهها استفاده شد پس از ساخت طيف بازتاب پوششها با استفاده از طيف سنج تبديل فوريه مادون قرمز مورد مطالعه قرار گرفت و براي بررسي پايداري محيطي تحت آزمونهاي سايش چسبندگي دما و رطوبت قرارگرفتند پوشش اول به علت پوسته شدن در آزمون چسبندگي و پوشش دوم به جهت عدم برخورداري از شفافيت مطلوب و در نتيجه پراكندگي در ناحيههاي طيفي مورد تاييد واقع نشد در مقابل پوشش سوم به جهت برخورداري از شفافيت مطلوب و همچنين گذراندن آزمون هاي محيطي با موفقيت و بدون ايجاد تغيير در ساختار به عنوان قطعه نهايي مطابق با استانداردهاي اپتيكي و نظامي مورد تاييد قرار گرفت تاثير عواملي همچون تغيير دما و زاويهي فرودي نيز در پوشش نهايي مورد بررسي قرارگرفت به دليل اهميت تنش پسماند در پوششهاي اليه نازك در اين پژوهش به اندازهگيري و محاسبهي تنش پسماند اين مجموعهي چند اليه به روش تجربي از طريق رابطهي استوني بوسيلهي اندازهگيري شعاع انحنا سطح زيراليه و روش نيمه تجربي توسط نرمافزار طراحي اليههاي نازك مكلئود براي پوشش پرتوشكاف دورنگنما اول و پوشش سوم پرداخته شد نتايج حاكي از تطابق قابل قبول اين دو روش محاسبه و اندازهگيري ميباشد به منظور بررسيهاي ساختاري پوشش چند اليهي نهايي تحت آزمونهاي ميكروسكوپ روبشي گسيل ميداني از سطح مقطع پوشش ميكروسكوپ نيروي اتمي نانوسختي سنجي و طيفسنجي تبديل فوريهي مادون قرمز قرار گرفت كلمات كليدي 1 پوشش پرتوشكاف دورنگنما 2 نرمافزار طراحي اليههاي نازك مكلئود 3 روش اليهنشاني تبخير فيزيكي 4 تنش پسماند 5 رابطهي استوني 41
چكيده انگليسي :
Design and fabrication of dichroic plate beamsplitter coating in 2 wavelength regions of infrared and measurment residual sress of coating Mohadeseh Akouchakiyan m akouchakiyan@ph iut ac ir Date of submission 2018 01 14 Department of physics Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language PersianSupervisor Dr Hossein Ahmadvand ahmadvand@cc iut ac irAbstract Beamsplitter coating is one of the optical devices which is based on interferencephenomenon The performance of this coating is separation incident beam into twotransmitting beam and reflecting beam in optical system In this research design andfabrication of three multi layer dichroic beamsplitter coating has been studied that can beused to separate 3 5 5 um in reflectance channel and 8 12um in transmittance channel wavelength regions with a combination of low index materials and high index materials forthermal imager camera Considering the transparency of selected materials in desiredwavelengths Ge IR F625 Ge BaF2 and PbTe IR F625 were choosen for high and low indexmaterials as first second and third designs of dichroic beamsplitter respectively Design ofmultilayer structure was performed based on quarter wave stack Design and optimizationof coating structure was performed by the Essential macleod software Tooling factor ofmaterial that used in fabrication of this coatings was measured The amount of measuredtooling factor for single layers of Ge PbTe IR F625 and BaF2 is 0 93 0 94 0 95 and 0 96 respectively Deposition was performed by physical vapor deposition technique in a vacuumchamber by using electron gun and thermal boat The bonding layer Y2O3 was used tocoating stability and increase adhesion of interfaces layers to each other and to the substrate The IR reflection spectra was measured with Fourier transform infrared spectroscopy Environmental analysis such as abrasion adherence temperature and humidity wereperformed on the coating First coating was not approved due to shelling The second coatingwas not approved due to lack of favorable transparency and dispersion in the wavelengthregions of interest Against third coating is approved due to favorable transparency andpassing environmental tests successfully without change in structure as the final coating inaccordance with military and optical standards The effects of factors such as temperaturechange and incident angle change were also studied in the coating Because importance ofresidual stress in thin film coating in this research was measured exprimental residual stresswith measurment of radius curvature of substrate and semi exprimental residual stress withmacleod software for second and third dichroic beamsplitter Results indicated that there isa good fitness between the results of these two methods values For structural analysis thefinal multilayer coating was analyzed with field emission Scanning Electron Microscopycross section atomic force microscopy and nano indentation and Fourier transform infraredspectroscopy Keywords 1 Dichroic beamsplitter coating 2 Essential macleod thin film designsoftware3 Physical vapour deposition method 4 Residual stress 5 Stoney s equation 154
استاد راهنما :
حسين احمدوند
استاد مشاور :
محمد جان نثاري
استاد داور :
مهدي رنجبر، حميده شاكري پور
