Рефлектометрия - Reflectometry

Рефлектометрия использует отражение из волны в поверхности и интерфейсы для обнаружения или характеристики объектов.

Есть много разных форм рефлектометрии. Их можно классифицировать несколькими способами: по используемому излучению (электромагнитное, ультразвуковое, пучки частиц), по геометрии распространения волн (неуправляемые по сравнению с волноводами или кабелями), по используемым масштабам длины (длина волны и Глубина проникновения в зависимости от размера исследуемого объекта), по методу измерения (непрерывный или импульсный, поляризация разрешенная, ...), а также по области применения.

Используемое излучение

Электромагнитное излучение Широко изменяющаяся длина волны используется во многих различных формах рефлектометрии:

  • Радар и Лидар: Отражение электромагнитных импульсов используется для обнаружения присутствия и измерения местоположения и скорости таких объектов, как самолеты, ракеты, корабли, автомобили.
  • Характеристика полупроводниковых и диэлектрических тонких пленок: анализ данных по отражательной способности с использованием Дисперсионные уравнения Форухи Блумера можно определить толщину, показатель преломления, и коэффициент экстинкции тонких пленок, используемых в полупроводник промышленность.
  • Рентгеновская рефлектометрия: это поверхностно-чувствительный аналитический метод, используемый в химии, физике и материаловедении для определения характеристик поверхностей, тонких пленок и многослойных материалов.

Распространение электрических импульсов в кабели используется для обнаружения и локализации дефектов электропроводки.[1][2]

Ультразвуковой рефлектометрия: A преобразователь генерирует ультразвуковой волны, которые распространяются, пока не достигнут границы раздела между распространяющейся средой и образцом. Волна частично отражается на границе раздела и частично проходит в образец. Волны, отраженные от границы раздела, возвращаются к преобразователю, а затем сопротивление образца определяется путем измерения амплитуда волны, отраженной от границы раздела среда / образец.[3] По отраженной волне можно определить некоторые свойства образца, которые требуется охарактеризовать. Приложения включают медицинское УЗИ и неразрушающий контроль.

Нейтронная рефлектометрия: это нейтронная дифракция методика измерения структуры тонкие пленки, аналогично часто дополняющим методикам отражения рентгеновских лучей и эллипсометрия. Этот метод предоставляет ценную информацию по широкому кругу научных и технологических приложений, включая химическая агрегация, полимер и поверхностно-активное вещество адсорбция, структура тонкой пленки магнитный системы, биологические мембраны.

Отражение кожи: В антропологии приборы рефлектометрии часто используются для измерения цвет кожи человека путем измерения отражательной способности кожи. Эти устройства обычно указывают на плечо или на лоб, а излучаемые волны затем интерпретируются в различных процентах. Более низкие частоты представляют меньшую отражательную способность кожи и, следовательно, более темную пигментацию, тогда как более высокие частоты представляют большую отражательную способность кожи и, следовательно, более светлую пигментацию.

Различные методы рефлектометрии

Многие методы основаны на принципе рефлектометрии и различаются типом используемых волн и анализом отраженного сигнала. Среди всех этих методов мы можем классифицировать основные, но не ограничиваясь ими:

  • В рефлектометрия во временной области (TDR), один излучает серию быстрых импульсов и анализирует величину, длительность и форму отраженных импульсов.
  • Рефлектометрия в частотной области (FDR):[4][5] этот метод основан на передаче набора синусоидальных волн ступенчатой ​​частоты от образца. Что касается рефлектометра, эти волны распространяются до образца и отражаются обратно к источнику. Существует несколько типов FDR, которые обычно используются в радиолокационных приложениях или для определения характеристик кабелей / проводов. Анализ сигнала сосредоточен, скорее, на изменении частоты между падающим и отраженным сигналами.
  • Эллипсометрия представляет собой измерение с поляризационным разрешением отражений света от тонких пленок.

Рекомендации

  1. ^ Smail, M.K .; Hacib, T .; Пишон, Л .; Loete, F. (2011), «Обнаружение и определение местоположения дефектов в проводных сетях с использованием рефлектометрии во временной области и нейронных сетей», IEEE Transactions on Magnetics, 47 (5): 1502–1505, Bibcode:2011ITM .... 47.1502S, Дои:10.1109 / TMAG.2010.2089503
  2. ^ Furse, C .; Хаупт, Р. (2001), «До провода: скрытая опасность стареющей проводки самолета», IEEE Spectrum, 38 (2): 35–39, Дои:10.1109/6.898797
  3. ^ McClements, D.J .; Fairley, P. (1990), "Ультразвуковой импульсный эхо-рефлектометр", Ультразвук, 29 (1): 58–62, Дои:10.1016 / 0041-624X (91) 90174-7
  4. ^ Soller, B.J .; Gifford, D.K .; Wolfe, M.S .; Froggatt, M.E. (2005), "Рефлектометрия в оптической частотной области с высоким разрешением для определения характеристик компонентов и узлов", Оптика Экспресс, 13 (2): 666–674, Bibcode:2005OExpr..13..666S, Дои:10.1364 / OPEX.13.000666
  5. ^ Furse, C .; C.C., Вы; Dangol, R; Nielsen, M .; Mabey, G .; Вудворд first6 = R. (2003), "Рефлектометр в частотной области для бортовых испытаний стареющей электропроводки самолетов", IEEE Trans. Электромагнит. Compat., 45 (2): 306–315, Дои:10.1109 / TEMC.2003.811305