Wat is een scatterometer?
Een scatterometer is een precisiemeetapparaat dat microgolfenergie uitzendt en reflecties van licht terugstraalt van een doeloppervlak om dimensionale gegevens te verkrijgen. Het "terugverstrooide" licht kan worden gelezen als grafische of kleurengrafiekoverlays van de beeldvorming van het doeloppervlak, waardoor zeer nauwkeurige waarnemingen en metingen mogelijk zijn. Deze technologie wordt gebruikt in het laboratorium, in het veld en in satellieten voor tal van wetenschappelijke, industriële en militaire toepassingen. Sommige toepassingen omvatten het meten van oceanische golfhoogten en -stromen om de windrichting en -snelheid te bepalen voor analyse en monitoring van de oceanische stroom; Daarnaast kan scatterometrie topografie, wereldwijde klimaat- en weersgebeurtenissen en de constructie van precisiemicrocircuits en nanotechnologie meten.
Scatterometer-metingen verlopen via ongunstige omstandigheden en vervangen onnauwkeurige technologieën die kunnen worden gedwarsboomd door onregelmatigheden van bewolking tot fouten in optische apparatuur. Het gebruik van microgolfpulsen geeft exacte feedback van signaal en ruis, wat zorgt voor een duidelijke, betrouwbare en herhaalbare gegevensverzameling. De gegevens die met deze technologie kunnen worden verkregen, genereren nieuwe onderzoeksgebieden voor wetenschappers op vele gebieden, waaronder de maritieme industrie, waar scatterometrie inzicht geeft in weerpatronen, visserij, veiligheid op zee en het wereldwijde klimaat.
Met behulp van optische detectoren en lasers met verschillende golflengten kunnen scatterometers de optische eigenschappen van oppervlakken en onderliggende substraten bepalen. Op de grond gebaseerde technologie kan gebruik maken van parabolische reflectoren, radiofrequentie (RF) subsystemen, intermediaire frequentie (IF) elektronica en data-acquisitie-eenheden. Dergelijke systemen kunnen backscatter-gegevens van terreinen zoals bossen, bodem en vegetatie monitoren.
In de industrie wordt de scatterometer gebruikt bij de constructie van halfgeleiders die soms op atomair niveau moeten worden gemeten. Halfgeleiders hebben veel lagen die nauwkeurig moeten worden uitgelijnd tot op nanometerschaal. Metrologie, of de studie en ontwikkeling van meetsystemen, heeft scatterometrie omarmd, die zelfs beter presteert dan de beeldvormende overlay-technologie uitgevoerd met krachtige microscopen. In plaats van overlappende beelden, verspreiden ingenieurs verschillende golflengten van licht over de halfgeleidende wafels en meten ze hun bidirectionele reflectie met behulp van software en algoritmen. Dit maakt exacte metingen mogelijk van zeer kleine uitlijningen zonder afhankelijk te zijn van onregelmatige microscoopoptiek of werking.
Scatterometer-technologie maakt een snelle, niet-destructieve analyse van materialen of oppervlakken mogelijk door zorgvuldige analyse van gebogen licht in vergelijking met veranderingen in de lijnvorm van een periodiek verstrooiend oppervlak. Deze technologie wordt geplaatst in talloze satellieten die uniforme radardoorsneden of 'zwaden' van het aardoppervlak bewaken. In combinatie met kaarttechnologie, communicatiesystemen en andere weer- of zoek- en reddingsdiensten staat dit alles toe, van bodemvocht tot vulkanisch gebeurtenissen duidelijk worden weergegeven in precieze dimensionale veranderingen.
De bidirectionele reflectieverdelingsfunctie (BRDF) beschrijft de materiaaleigenschap van lichtreflectie van echte oppervlakken die worden gebruikt in optica, thermodynamica en computerwetenschappen. Innovaties zoals de dome-scatterometer maken meting van meerdere diffracties onder verschillende invalshoeken mogelijk, inclusief licht verstrooid vanuit zenith- en azimuth-hoeken. Dit zorgt voor een grotere gevoeligheid bij het lezen van de verstrooiingsstructuur, waardoor grotere hoeveelheden gegevens in een kortere tijd kunnen worden verkregen.