Hochgenaue Messung von Nichtstöchiometrie und chemischer Expansion dünner Praseodym-Cer-Mischoxidschichten bei hohen Temperaturen

Mohammadrasoul Alizadeh, M.Sc.

Diese Forschung wurde im Rahmen des DFG-Projekts „Hochgenaue Messung von Nichtstöchiometrie und chemischer Expansion dünner Praseodym-Cer-Mischoxidschichten bei hohen Temperaturen“ (Projektnummer 404875250) finanziert.

Motivation

  • In früheren Messungen an PCO-Schichten wurden neuartige Ergebnisse bei sehr niedrigen Frequenzen (im Millihertzbereich) erzielt.
  • Bei Messungen in einem Ofen bei 600 °C wurde beobachtet, dass:
    • Die Mess- und Referenzstrahlen etwa 25 mm voneinander entfernt waren.
    • Diese Trennung führte zu einem Verlust der Korrelation zwischen den Störungen in den beiden Strahlen ab 0,1 Hz.
    • Infolgedessen konnten turbulenzbedingte Störungen nicht mehr effektiv unterdrückt werden, und die Störungen wurden sogar verstärkt.
  • Um dieses Problem zu überwinden:
    • Fokussiert der neue Ansatz darauf, die Strahlen so weit wie möglich zu überlappen.
    • Ein stärkerer Fokus sorgt dafür, dass die Strahlen über den größten Teil des Weges kombiniert bleiben und sich erst kurz vor dem Auftreffen auf die Probe trennen.
    • Dies wird erwartet, um die Messqualität, insbesondere unter herausfordernden Umweltbedingungen und bei höheren Frequenzen, zu verbessern.

Ziel

  • Entwicklung eines scannenden konfokalen D-LDV-Systems mit:
    • Großem Arbeitsabstand.
    • Referenz- und Messstrahlen, die nahezu vollständig überlappen, um korrelierte Störungen aufrechtzuerhalten und die Rauschunterdrückung zu verbessern.
  • Ermöglichung der differentiellen Messung von 3D-Schwingungsspektren und -moden durch:
    • Verwendung von zwei differentiellen Messstrahlen.
    • Kombination von Amplitudenmodulation (AM) und Frequenzmodulation (FM) Demodulationstechniken.
  • Erreichung einer genaueren und umfassenderen Charakterisierung des dynamischen Verhaltens über einen breiten Frequenzbereich.

Methode

  • Integration eines konfokalen Mikroskops mit dem D-LDV-System, um:
    • Die Referenz- und Messstrahlen präzise für maximale Überlappung auszurichten.
    • Die Strahlen stark auf die Probenoberfläche zu fokussieren, sodass die Trennung erst kurz vor dem Kontakt erfolgt.
  • Verwendung von grünem Laserlicht:
    • Ausnutzung der kürzeren Wellenlänge, um eine höhere räumliche Auflösung zu erreichen.
  • Scannen mehrerer Messpunkte:
    • Erfassen von Schwingungen in drei räumlichen Richtungen (3D).
    • Anwendung kombinierter AM- und FM-Demodulation zur Rekonstruktion komplexer Schwingungsspektren und -moden.