Chế tạo và nghiên cứu phổ truyền qua của cách tử nhiễu xạ định hướng ứng dụng trong quang học

Bài viết Chế tạo và nghiên cứu phổ truyền qua của cách tử nhiễu xạ định hướng ứng dụng trong quang học công bố kết quả chế tạo thành công cách tử nhiễu xạ và nghiên cứu quang phổ truyền qua của cách tử này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo và nghiên cứu phổ truyền qua của cách tử nhiễu xạ định hướng ứng dụng trong quang học Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU PHỔ TRUYỀN QUA CỦA CÁCH TỬ NHIỄU XẠ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG QUANG HỌC Nguyễn Văn Nghĩa Trường Đại học Thủy lợi, email: nghiangvan@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Cách tử nhiễu xạ là bộ phận không thể thiếu trong các máy quang phổ [1]. Không những có tác dụng tán sắc chùm ánh sáng phức tạp, cách tử còn có khả năng khuếch đại điện trường trên bề mặt nếu thỏa mãn điều kiện cộng hưởng, từ đó nâng cao cường độ của ánh sáng chiếu tới [2]. Bằng Hình 1. Mô hình hệ dùng để việc sử dụng cách tử kết hợp với các hạt đo phổ truyền qua nano huỳnh quang chuyển đổi ngược, cường độ của ánh sáng chiếu tới được tăng cường tới 104 lần [3]. Trong bài báo này, chúng tôi công bố kết quả chế tạo thành công cách tử nhiễu xạ và nghiên cứu quang phổ truyền qua của cách tử này. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Cách tử được chế tạo trên nền của một môi trường xốp chiết suất thấp bằng cách ép khuôn nhựa dẻo dưới áp lực 40N, sau đó được phủ lớp bảo vệ TiO2 và đo phổ truyền qua trong môi trường nước. Chu kì và độ sâu của cách tử được đo bằng kính hiển vi lực nguyên tử (MFP-3D Origin). Phổ truyền qua được đo bằng máy quang phổ Andor Shamrock (SR-500i, Oxford Instruments, Oxfordshire, UK). Hình 2. Ảnh AFM của cách tử nhiễu xạ 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Hình 2 là ảnh chụp từ kính hiển vi lực Hình 1 là mô hình mẫu dùng để đo phổ nguyên tử (AFM) của cách tử nhiễu xạ được truyền qua của cách tử nhiễu xạ. Theo đó, ánh chế tạo. Bề mặt cách tử khá mịn và khoảng sáng được truyền từ phía đáy chứa đế thủy cách giữa các khe cách tử khá đồng đều. Giá trị tinh, qua hệ cách tử, qua nước và tấm thủy tinh trung bình của chu kì và độ sâu cách tử xác bảo vệ trước khi đi đến đầu thu tín hiệu. định được từ ảnh AFM lần lượt là 439,7 nm và 206 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 72,3 nm. Hình 3 là kết quả tính toán mô phỏng thực nghiệm đo được của góc cộng hưởng bình phương độ lớn của cường độ điện trường là phù hợp với kết quả tính toán lý thuyết. trên bề mặt lớp TiO2 cùng với góc cộng hưởng tương ứng. Có thể thấy rằng khi tăng độ dày lớp TiO2 từ 40 đến 70 nm, độ lớn điện trường lúc đầu tăng lên sau đó giảm đi, trong khi đó góc cộng hưởng luôn giảm. Điện trường mạnh nhất khi độ dày TiO2 là 50 nm, góc cộng hưởng khi đó là 8,5o. Dựa theo kết quả tính toán mô phỏng, cách tử sau khi chế tạo được phủ một lớp TiO2 với độ dày 50 nm trước khi đo phổ truyền qua. Hình 4. Phổ truyền qua của cách tử chế tạo được 4. KẾT LUẬN Cách tử nhiễu xạ đã được chế tạo thành công bằng phương pháp gia lực, với chu kì 439,7 nm, độ sâu 72,3 nm và bề mặt khá đồng đều. Lớp bảo vệ TiO2 được phủ trên bề mặt với độ dày thực tế 49,92 nm rất gần với kết quả mô phỏng 50 nm. Phổ truyền qua của Hình 3. Sự phụ thuộc của cường độ điện cách tử ở bước sóng cộng hưởng 793 nm có trường và góc cộng hưởng vào độ dày TiO2. độ sâu rõ ràng. Cách tử này có tiềm năng ứng dụng trong việc tăng cường điện trường trên Hình 4 biểu diễn kết quả thực nghiệm đo bề mặt ở điều kiện cộng hưởng. phổ truyền qua của cách tử ở bước sóng cộng hưởng 793 nm, đây là bước sóng 5. Tài liệu tham khảo: thông dụng của các nguồn laser đỏ dùng để [1] Palmer, C.; Loewen, E. G. (2005). kích thích các hạt nano huỳnh quang Diffraction grating handbook. Newport chuyển đổi ngược. Kết quả đo đạc cho thấy Corporation (sixth edition). góc cộng hưởng là 8,6o cao hơn khi so sánh [2] Quaranta, G.; Basset, G.; Martin, O. J.; với tính toán mô phỏng ở hình 3 (8,5o). Sự Gallinet, B. (2018). Recent advances in sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm có resonant waveguide gratings. Laser & thể là do cách tử chế tạo được không hoàn Photonics Reviews, 12(9), 1800017. hảo, ngoài ra, độ dày thực tế của lớp TiO2 [3] Vu, D. T.; Tsai, Y. C.; Le, Q. M.; Kuo, S. phủ trên bề mặt cách tử xác định được từ W.; Lai, N. D.; Benisty, H.; Lin, J. Y; Kan, ảnh AFM là 49,92 nm, nhỏ hơn so với giá H. C.; Hsu, C. C. (2021). A Synergy Approach to Enhance Upconversion trị mong đợi là 50 nm. Theo kết quả tính Luminescence Emission of Rare Earth toán mô phỏng trên hình 3, góc cộng hưởng Nanophosphors with Million-Fold tăng khi độ dày TiO2 giảm, do đó giá trị Enhancement Factor. Crystals. 11, 1187. 207 ...