Farklı kesitler ve kesit titreşimleri için optiksel kırınım analizi

Abstract

Lazerin icadı ile birlikte optik metroloji tekniklerinde büyük gelişmeler kaydedilmiştir. Bu teknikler ile alan, hacim, uzunluk gibi birçok niceliğin ölçümü hassas bir şekilde yapılabilmektedir. Bu açıdan bakıldığında kırınım yöntemleri, boyutsal metrolojinin gelişimine büyük katkılar sağlamıştır. Kırınım yöntemleri, mikrometre altı titreşim ölçümlerinde hassasiyetin arttırılması için yüksek potansiyele sahip ve oldukça yararlı yöntemlerin başında gelmektedir. Günümüzde metroloji alanında kırınım yöntemleri kullanılarak hassasiyet arttırma çalışmaları yoğun ilgi görmektedir. Ancak dalga denkleminin spesifik çözümlerinin elde edilmesi konusunda hala sıkıntılar yaşanmaktadır. Dolayısıyla gelen ışının dalgaboyu, kenar pürüzlülüğü ve dalga modları için ayrıntılı matematiksel çözümler oldukça sınırlıdır. Literatürdeki bu eksiklikten yola çıkarak yapılan bu tez çalışması kapsamında Fresnel yaklaşımına farklı bir bakış açısı geliştirilmiştir. Geliştirilen bu matematiksel yöntem kullanılarak farklı dalgaboyları, farklı kenar pürüzlülükleri ve farklı dalga modları için kırınım deseninin nasıl değiştiğine yönelik analizler yapılmıştır. Elde edilen teorik veriler deneysel verilerle karşılaştırılarak farklılıklar ortaya konmuştur.

Regarding the invention of the laser, great advances were progressed in optical metrology techniques. Thanks to these techniques, many quantities such as area, volume, length are able to be measured precisely. In this respect, diffraction methods have made great contributions to the development of dimensional metrology. Diffraction methods are one of the most useful methods with high potential for increasing the sensitivity in submicrometer vibration measurements. Currently, sensitivity enhancement studies by using diffraction methods in the field of metrology attract great attention. However, there are still difficulties in obtaining specific solutions of the wave equation. Therefore, particular mathematical solutions for wavelength, edge roughness and wave modes of the incident beam are quite limited. Based on this absence in the literature, a different perspective on the Fresnel approach has been developed within the scope of this thesis. Using this developed mathematical method, analyzes were made on how the diffraction pattern changes for different wavelengths, different edge roughnesses and different wave modes. The obtained theoretical data were compared with the experimental data and the differences were revealed. The diffrences between the calculated and experimental data were indicated.