ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ЧИСЕЛЬНИХ МЕТОДІВ ДЛЯ ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ ВДОСКОНАЛЕНИМ ППР-СЕНСОРОМ

Анотація

Проведені дослідження впливу електронно-променевої обробки поверхні скляних підкладок сенсорів на основі явища поверхневого плазмонного резонансу з плазмонносійним шаром золота на точність визначення кутового положення мінімуму характеристики відбиття із застосуванням чисельних методів обробки результатів прямих вимірювань, а саме: методів апроксимації поліномами 2-го, 3-го та 4-го ступенів та методу середньої лінії. Досліджено сенсори з різною питомою потужністю електронно-променевої обробки поверхні скляних підкладок: 0, 27 та 36 Вт/мм2. Досліджували характеристики відбиття для границі золото-повітря. За результатами експериментів та чисельного аналізу встановлено, що вплив електронно-променевої обробки на зміну абсолютної похибки визначення мінімуму характеристики відбиття суттєво залежить від вибраного чисельного методу. Так вдосконалений метод середньої лінії забезпечує зменшення абсолютної похибки вимірювання порівняно з методом середньої лінії в 6 разів для зразків без обробки та майже в 12 разів — для зразків з обробкою потужністю 27 Вт/мм2. Для цього методу найменша абсолютна похибка спостерігається для потужності електронно-променевої обробки 36 Вт/мм2 і становить 0,58 кут. сек., що свідчить про доцільність застосування нового методу. В порівнянні з методами апроксимації поліномами та методом середньої лінії вдосконалений метод середньої лінії має більшу точність визначення мінімуму характеристики відбиття через те, що менше залежить не тільки від її симетричності, яка пов’язана з оптичними характеристиками перехідного шару золото-повітря, а й від змін величини інтенсивності відбитого світла в мінімумі характеристики відбиття. За результатами розрахунків на основі попередньо визначених оптичних констант за виміряними характеристиками відбиття встановлено, що з підвищенням потужності опромінення збільшується симетричність характеристики відбиття, відстань розповсюдження і глибина проникнення поверхневих плазмонів у повітря, що пов’язано зі зменшенням шорсткості поверхні золота після електронно-променевої обробки, та, як наслідок, зменшення загасання поля поверхневих плазмонів. Дослідження можуть бути корисними для розробки сенсорів на основі явища поверхневого плазмонного резонансу та методів обробки результатів вимірювання.