po ig ang krotkie ueang

 

1st Axis:

Research and development of modern technologies

Measure 1.3

Support for R&D projects for entrepreneurs carried out by scientific entities

Measure 1.3.2

Support for the protection of industrial property generated in scientific entities as a result of R&D work

Project nr POIG.01.03.02-14-020/10

"Interferometr ze zmienną długością fali"

 

 

Cel projektu

Projekt ma na celu przygotowanie dokumentacji oraz przeprowadzenie procedur patentowych w Polsce, a także rozszerzenie ochrony polskiego zgłoszenia patentowego w europejskim urzędzie patentowym (zgodnie z procedurą EURO/PCT) oraz walidację uzyskanego patentu w wybranych krajach Unii Europejskiej takich jak: Belgia, Czechy, Francja, Hiszpania, Holandia, Litwa, Łotwa, Niemcy, Włochy, i poza UE: Chiny, Rosja, Ukraina. Do ochrony patentowej zgłoszone zostaną układy wykorzystywane do pomiaru parametrów optycznych (współczynniki załamania, dwójłomność) oraz geometrycznych (np.: grubość warstwy) przy pomocy układów mikrointerferencyjnych o zmiennej (w sposób ciągły) długości fali. Pomiary te odgrywają kluczową rolę we wszystkich procesach nanotechnologicznych, szczególnie w produkcji materiałów elektronicznych i opto-elektronicznych. Pomiary wymienionych powyżej parametrów umożliwiają kontrolowanie i optymalizowanie procesu produkcyjnego jak również opracowywanie zupełnie nowych technologii, co ma szczególne znaczenie w przypadku nanotechnologii. Zabezpieczenie wartości intelektualnej na terenie Polski oraz innych Państw UE i poza UE pozwoli na zwiększenie konkurencyjności firm, w tym polskich na rynkach globalnych, korzystających z opracowanych rozwiązań.

Opis projektu

W latach osiemdziesiątych prof. M. Pluta zaproponował nową technikę interferometryczną, polegającą na stosowaniu światła monochromatycznego o zmiennej, w sposób ciągły długości fali (VAWI VAriable Wavelength Interferometry). Technika ta przedstawiona w różnych wariantach w kilku renomowanych zagranicznych i krajowych czasopismach naukowych, usuwa niedokładności i źródła błędów w sytuacjach, kiedy jednoznaczna identyfikacja zerowego prążka interferencyjnego w obrazie interferencyjnym badanego przedmiotu jest niepewna. Uniemożliwia to określenie tzw. uogólnionego rzędu interferencyjnego (wielkości związanej z przesunięciem pola prążkowego w obiekcie względem pola poza nim) podstawowej wielkości fizycznej mierzonej w klasycznych układach interferometrycznych, z której wylicza się parametry optyczne badanego obiektu. Klasyczna technika VAWI umożliwiała przede wszystkim poprawną identyfikacja rzędów interferencyjnych w obszarze badanego przedmiotu, wkrótce jednak została rozbudowana umożliwiając stworzenie systemu interferometrycznego o licznych zastosowaniach. Dużą zaletą techniki VAWI jest możliwość pracy bez stosowania uciążliwych cieczy immersyjnych jak i konieczności wyznaczania przesunięcia układu prążków interferencyjnych, przy jednoczesnym zwiększeniu dokładności pomiaru w stosunku do konwencjonalnej interferometrii. W końcu lat dziewięćdziesiątych powstał w Instytucie Optyki Stosowanej automatyczny mikrointerferometr VAWI w świetle przechodzącym dia. Przy użyciu tego urządzenia można mierzyć elementy przezroczyste jak cienkie warstwy i światłowody. Szczególnie ważne zastosowania tej metody przewiduje się przy produkcji i testowaniu nowych materiałów półprzewodnikowych oraz metamateriałów charakteryzujących się niestandardowymi własnościami optycznymi. Jednocześnie, ze względu na dynamiczny rozwój nanotechnologii z zastosowaniem nowych, inteligentnych materiałów pojawiło się zapotrzebowanie na badania interferencyjne w świetle odbitym. W 2007 roku powstał, również w Instytucie, system VAWI w świetle odbitym epi. Automatyczne systemy VAWI oferowały radykalnie większą precyzję. Wizualna ocena przesunięcia prążka pozwala przeciętnie na pomiar z dokładnością do /10, czasem /20. Automatyczna analiza pola prążkowego metodami cyfrowego przetwarzania obrazu pozwala na podniesienie dokładności do /100 (a w szczególnych przypadkach nawet /500) i znaczne skrócenie czasu pomiaru. W ramach niniejszego projektu będą opatentowane dwa układy mikrointerferometryczne, pierwszy w układzie dia, drugi w układzie epi. W obu układach zwykle wykorzystywano standardowy mikroskop polaryzacyjnointerferencyjny, który składał się z następujących elementów optycznych: polaryzatora i analizatora, kondensora z przesłoną szczelinową, obiektywu o powiększeniu 10x, 20x i 40x (obliczonych na skończoną długość tubusu 160 mm, przyjętych jako standard w Polskich Zakładach Optycznych). System zawierał również dwa pryzmaty dwójłomne: obiektywowy (umieszczony w oprawie obiektywu) i tubusowy. Przy patentowaniu nowych układów opisany system będzie traktowany jako stan wiedzy. Nowe układy interferometryczne będą zawierały inne źródła światła, zmodyfikowane obiektywy oraz w nowatorski sposób będzie uzyskiwane światło monochromatyczne. Zdolność patentową będą miały następujące podzespoły: Układ oświetleniowy; Układ optyczny z filtrem LCD Lyota do otrzymywania światła monochromatycznego o wybranej długości fali, zastępujący zespół klasycznego liniowego filtru interferencyjnego oraz polaryzatora; Układ optyczny z alternatywnym monochromatorem siatkowym, charakteryzujący się architekturą dopasowaną optycznie do układu interferometru, również zastępujący klasyczny liniowy filtr interferencyjny; Zespół pryzmatów dwójłomnych dopasowanych optycznie do obiektywów mikroskopowych 10x, 20x, 40x obliczonych na nieskończoną długość tubusa, co poprawia jakość obrazu prążkowego i zwiększy dokładność metody;

Uzasadnienie projektu

Współczesne technologie wytwarzania nowych materiałów oraz związane z nimi prace badawcze wymuszają stały rozwój metod i doskonalenie przyrządów pomiarowych w połączeniu z automatyzacją i komputeryzacją. Techniki pomiarowe w metrologii optycznej są wspomagane cyfrową analizą i przetwarzaniem obrazów rejestrowanych za pomocą kamer CCD w szerokim zakresie spektralnym od pasma UV do podczerwieni. Stworzyło to nowe możliwości pomiarowe w czasie rzeczywistym. Interferometria jest jednym z podstawowych instrumentów pomiarowych. Metody interferometryczne pozwalają na pozyskanie informacji fazowej o badanym przedmiocie. Na tej podstawie wyznacza się własności fizyczne i chemiczne. Dokładność pomiarów interferometrycznych znacznie przewyższa możliwości konwencjonalnych metod. Do wiodących dziedzin zastosowań interferometrii w makro i mikro skali należą pomiary współczynnika załamania, gładkości, analiza kształtu czy deformacji powierzchni różnego rodzaju materiałów i cienkich warstw, badania materiałów optycznych oraz pomiary parametrów włókien optycznych światłowodowych i tekstylnych. Z drugiej strony, szybki rozwój nowoczesnych technologii produkcyjnych, w tym rozwój nanotechnologii umożliwia wiodącym producentom z krajów UE uzyskanie przewagi technologicznej nad producentami krajów spoza UE. Sytuacja taka stymuluje jednoczesny, dynamiczny rozwój systemów kontrolno pomiarowych mierzących parametry procesu produkcyjnego. Wydaje się to być jedyną szansą na rozwój firm europejskich oraz utrzymanie miejsc pracy, zwłaszcza przy wzroście penetracji rynku europejskiego przez tańsze, choć często o dużo gorszej jakości produkty z Dalekiego Wschodu. Systemy proponowane do objęcia ochroną patentową doskonale wpisują się w obecną politykę prowadzoną przez Unię Europejską. Proponowane techniki pomiarowe były wykorzystywane w Instytucie Optyki Stosowanej i zyskały bardzo dobrą ocenę zarówno w kraju jak i na świecie, o czym świadczy obok wielu publikacji duża ilość sprzedanych mikroskopów Biolar PI. Tworzą one rodzinę metod interferometrycznych w oparciu o mikroskopię interferencyjno-polaryzacyjną (PI) ze stałą i zmienną długością fali (VAWI-VAriable-Wavelength Interferometry), rozwijaną przez Profesora Plutę i następnie jego współpracowników od wielu lat. Technika ta była w sposób ciągły udoskonalana, czego efektem były kolejne wersje przyrządu najpierw doświadczalne, a potem komercyjne. Przedmiotem patentowania będą znacząco unowocześnione systemy mikrointerferencyjne VAWI. Są on efektem pracy i udziału Instytutu w wielu projektach o charakterze przemysłowym, w którym brały udział kluczowe firmy i centra badawcze z całej Europy i z poza niej. Zachętą do stosowania nowoczesnych rozwiązań mogą być także wymierne korzyści ekonomiczne i społeczne. Należy podkreślić, że systemy pomiarowe wykorzystujące mikrointerferometrię o zmiennej długości fali, są unikatowymi w skali światowej. Mogą stać się wizytówką polskiej myśli technicznej oraz znaleźć zastosowanie w tak kluczowych gałęziach gospodarki jak przemysł elektroniczny i opto-elektroniczny (np.: pomiary warstw epitaksjalnych, układ dia), przy produkcji i testowaniu nowych materiałów półprzewodnikowych oraz metamateriałów charakteryzujących się niestandardowymi własnościami optycznymi. Z kolei mikrointerferometria epi w polu prążkowym świetnie nadaje się do badania nieregularności powierzchni metali, plastików i ceramiki.

Osoba do kontaktu:

dr Dariusz Litwin e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. tel: 22 813 32 85

 

We use cookies to improve our website and your experience when using it. Cookies used for the essential operation of the site have already been set. To find out more about the cookies we use and how to delete them, see our privacy policy.

I accept cookies from this site.

EU Cookie Directive Module Information