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新しい光学測定技術により、ナノスケール調整の感度が向上

からの研究者 アモルフ と ARCNL は、ナノスケールの変動の検出を大幅に改善する新しい測定戦略を開発しました。メタ表面センサーを賢く利用し、光がさまざまな方向にどのように散乱するかを分析することにより、ナノメートルサイズの外乱を従来の分光技術よりもはるかに正確に測定できます。 研究室のニック・フェルドマン。写真: アモルフ メタサーフェス センサー技術は、光と相互作用する慎重に成形されたナノ粒子を含む人工表面を使用します。これまでの標準的な測定は、分光計を使用して、表面が乱されたときにどの色の光が散乱するかを分析することでした。一方、新しいアプローチは散乱光の方向に焦点を当てており、より豊富な情報源を提供します。 実験では、研究者らは、コンピューターチップの製造中に発生する可能性のある混乱をシミュレートするために、共鳴メタ表面の制御されたナノメートルシフトをコード化した。散乱方向を分析することで、色ベースの検出よりも外乱に関するより詳細な情報を取得できることがわかりました。 2 つの測定戦略の比較 チームは 2 つの検出方法をテストしました。 散乱分光法この方法では、散乱光の主要な色に焦点を当てます。共鳴メタ表面は強い支配的な色を提供することが多く、表面の小さな変化に非常に敏感です。 フーリエ散乱計測フーリエ散乱計測では、光がさまざまな方向にどのように散乱されるかをマッピングします。光信号は、いわゆるフーリエ空間で分析されます。この空間では、各位置が特定の発光方向に対応します。表面の小さな構造変化により、この空間に明確なパターンが形成されるため、この方法はナノスケールの外乱に対して非常に敏感になります。 この技術を共鳴メタ表面と組み合わせることで、研究者らは、測定に使用される光子の量が同じでありながら、従来の分光法よりもほぼ一桁正確な測定レベルを達成しました。 フーリエ散乱計測の仕組み フーリエ散乱計測は、散乱光の各方向成分がフーリエ空間の特定の空間周波数に対応するという原理に基づいています。レンズを使用して光のすべての散乱経路をカメラに集め、フーリエ画像の各点の強度が表面の幾何学形状に関する直接情報を提供する画像が作成されます。 ナノ構造の高さ、幅、または位置の小さな変化は、特定のフーリエ成分の強度のシフトまたは変化につながります。 これらの方向成分の多くは同時に測定されるため、表面の非常に詳細な「指紋」が得られます。 このアプローチはライトフィールド全体を使用するため、色情報のみを使用する従来の分光法よりも精度が大幅に高くなります。 産業用センシングの実用的な付加価値 フーリエ散乱計測を共鳴メタ表面と組み合わせて使用すると、光学測定システムをより堅牢かつ高感度にすることができます。これは、次のような非常に小さな構造効果を検出する必要があるアプリケーションに特に関係します。 コンピューターチップとナノフォトニクスコンポーネントの生産と品質管理 コーティングまたは表面技術におけるナノスケールの欠陥の検出 ハイエンド光学系またはセンサー開発における Precision‑mets の記録 色と散乱方向の両方の外乱を分析することにより、以前は失われていた余分な次元の測定情報が作成され、ナノ測定の信頼性が大幅に向上します。 将来の展望 グループリーダーのフェミウス・ケンダーリンク氏によると、この研究は、光からの方向情報が光学センシングに新たな次元を加えることができることを示しているという。共鳴メタ表面とフーリエ散乱計測を組み合わせると、小さなナノスケールの変化が直接かつ非常に正確に検出される幅広い産業用途を改善できます。次のステップには、この測定戦略をより大きな表面にスケールアップし、産業用検査システムに統合することが含まれます。 #新しい光学測定技術によりナノスケール調整の感度が向上