Characterization of microstructured surface texture using angle-resolved scattering
Açıya bağlı saçılma yöntemiyle mikroyapılı yüzey dokularının karakterizasyonu
- Tez No: 940807
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikroyapılı yüzeylerin doğru bir şekilde karakterize edilmesi, özellikle ışık saçılması, algılama ve yansıtma önleyici mühendislik gibi uygulamalarda optik performansın değerlendirilmesi açısından kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, mikroskobik ölçekte yapısal bilgi elde etmek amacıyla, lazerle işlenmiş silisyum yüzeylerden alınan açısal çözünürlüklü saçılma (ARS) verileri sistematik olarak incelenmiştir. 45° sabit gelme açısıyla aydınlatılan özel tasarlanmış bir ARS sistemi kullanılarak, yansıyan ışığın saçılma açısına bağlı olarak şiddet dağılımı ölçülmüştür. Numuneler, femtosaniye lazerle farklı işleme parametreleri uygulanarak üretilmiş periyodik (ızgara benzeri) ve düzensiz (pürüzlü) yüzey morfolojilerinden oluşmaktadır. Saçılma profillerini doğrulamak ve yorumlamak amacıyla iki tamamlayıcı yaklaşım kullanılmıştır: SEM ve AFM görüntüleri üzerinde uygulanan 2B Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) ile yapılan frekans domeni analizi ve optik saçılma desenlerinin açısal analizleri. Periyodik numunelerde belirgin kırınım basamakları gözlenmiş ve bu tepe noktalarının konumları, ızgara denklemi kullanılarak yüzey periyotlarının tahmin edilmesinde kullanılmış; elde edilen sonuçlar FFT ile elde edilen değerlerle yüksek uyum göstermiştir. Buna karşılık, daha yüksek lazer güçleriyle üretilen pürüzlü yüzeyler, daha geniş açılı saçılma profilleri, artmış yayılma seviyesi ve belirgin kırınım basamaklarının yokluğu ile karakterize edilmiştir. Speküler yansıma açısı etrafında (10°–120°) yapılan geniş açılı taramalar, artan yüzey düzensizliğinin açısal koherensi nasıl bozduğunu ve saçılan ışığın nasıl yeniden dağıldığını ortaya koymuştur. Elde edilen optik ve morfolojik analizler, ARS yönteminin hem periyodiklik hem de yüzey pürüzlülüğünü nicel olarak belirleyebilen duyarlı ve tahribatsız bir yöntem olduğunu doğrulamaktadır. Ayrıca bulgular, lazerle işleme koşulları ile yüzey dokusunun evrimi arasındaki güçlü ilişkiyi vurgulayarak, üretim parametreleri ile optik işlevsellik arasındaki bağı güçlendirmektedir.
Özet (Çeviri)
Accurate characterization of microstructured surfaces is essential for evaluating their optical performance, particularly in applications involving light scattering, sensing, and anti-reflective engineering. This study presents a systematic investigation of angularly resolved scattering (ARS) from laser-textured silicon surfaces to extract structural information at the microscale. A custom-built ARS measurement setup was employed to record the intensity distribution of reflected light as a function of scattering angle, with the illumination fixed at 45° incidence. The samples comprised both periodic (grating-like) and aperiodic (rough) surface morphologies, fabricated by varying femtosecond laser processing parameters. To validate and interpret the scattering profiles, two complementary approaches were utilized: frequency-domain analysis of surface topography via 2D Fast Fourier Transform (FFT) on SEM and AFM images, and angular-domain analysis of optical scattering patterns. Periodic samples exhibited distinct diffraction orders, and the extracted peak positions were used to estimate spatial periods via the grating equation, which closely matched FFT results. In contrast, rougher surfaces fabricated at higher laser powers displayed broadened angular profiles, increased diffuse background levels, and the absence of well-defined diffraction orders. Extended scans over 10°–120°, centered around the specular reflection angle, revealed how increasing surface irregularity leads to loss of angular coherence and redistribution of scattered intensity. The combined optical and morphological analyses confirm that ARS provides a sensitive, non-destructive tool for quantifying both periodicity and surface roughness. The findings also highlight the strong correlation between laser processing conditions and the evolution of surface texture, bridging the gap between fabrication parameters and optical functionality.
Benzer Tezler
- Development of dual functional: Anticorrosive and hydrophobic sol-gel coatings on stainless steel
Çift fonksiyonlu: korozyon önleyici ve hidrofobik sol-jel kaplamaların paslanmaz çelik üzerinde geliştirilmesi
ECEM YARDIMCI YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Orta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Design and characterization of novel O/W/O double emulsions
Yeni nesil Y/S/Y çift katlı emülsiyonlarının tasarımı ve karakterizasyonu
TURGAY ÇETİNKAYA
- Cold sintering process on molybdenum disilicide and graphite composite electrodes
Molibden disilisit ve grafit kompozit elektrotlarına soğuk sinterleme yönteminin uygulanması
SELDA NAYİR
Doktora
İngilizce
2020
İstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Biyolojik atıklarda üretilen küf misellerinden ekstrakte edilen kitin nanofiber kullanılarak antifungal yenilebilir kaplama üretimi
Production of antifungal renewable coatings by using fungal chitin nanofibre extracted from mould mycelia produced in biological wastes
ÖZGE ASLAN
