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

  • Г. В. Дорожинська Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Ключові слова: характеристика відбиття, електронно-променева обробка, поверхневий плазмонний резонанс, кутове положення мінімуму характеристики відбиття

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.

Біографія автора

Г. В. Дорожинська, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

аспірантка кафедри інформаційно-вимірювальних технологій

Посилання

И. Д. Войтович, Сенсоры на основе плазмонного резонанса: принципы, технологии, применения. Киев, Украина: Сталь, 2011, 534 с.

V. A. Vashchenko, et al., “Effect of electron-beam treatment of sensor glass substrates for SPR devices on their metrological characteristics,” Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics, vol. 22, no. 4, pp. 444-451, 2019. https://doi.org/10.15407/spqeo22.04.444 .

T. M. Chinowsky, L. S. Jung, and S. S. Yee, “Optimal linear data analysis for surface plasmon resonance biosensors,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 54, pp. 89-97, 1999.

Z. Wang, et al., “An accurate and precise polynomial model of angular interrogation surface plasmon resonance data,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 151, no. 2, pp. 309-319, 2011.

V. Maslov, Yu. Ushenin, G. Dorozinsky, A. Dorozinska, and A. Kudryavtsev, “New method for determining the angular position of the light reflection intensity minimum observed in surface plasmon resonance,” Journal of Multidisciplinary Engineering Science Studies, vol. 3, no. 3, pp. 1514-1518, 2017.

A. Shalabney, and I. Abdulhalim, “Sensitivity-enhancement methods for surface plasmon sensors,” Laser Photonics Rev., vol. 5, no. 4, pp. 571-606, 2011.

Г. В. Дорожинський, В. П. Маслов, і Ю. В. Ушенін, Сенсорні прилади на основі поверхневого плазмонного резонансу. Київ, Україна: НТУУ «КПІ», 2016, 264 с.

P. E. Ciddor, “Refractive index of air: new equations for the visible and near infrared,” Appl. Optics, vol. 35, pp. 1566-1573, 1996.

Переглядів анотації: 168 Завантажень PDF: 69
Опубліковано
2020-04-30
Як цитувати
[1]
Г. Дорожинська, ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ЧИСЕЛЬНИХ МЕТОДІВ ДЛЯ ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ ВДОСКОНАЛЕНИМ ППР-СЕНСОРОМ, Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 2, с. 7-13, Квіт 2020.
Номер
Розділ
Автоматика та інформаційно-вимірювальна техніка

Завантаження

Данные скачивания пока не доступны.