การออกแบบและพัฒนาระบบเชิงแสงของการวัดภูมิลักษณะความหนาสำหรับการวิเคราะห์วัสดุฟิล์มบางแบบไม่สัมผัส

บทคัดย่อ

วัสดุฟิล์มบางที่มีความหนาในระดับไมโครเมตรหรือนาโนเมตรมีการใช้งานอย่างแพร่หลายทั้งในระดับงานวิจัย ระดับอุตสาหกรรม และการใช้งานในชีวิตประจำวัน คุณสมบัติที่สำคัญของการออกแบบระบบฟิล์มบางก็คือความสม่ำเสมอของความหนา (thickness uniformity) และดัชนีหักเหของวัสดุนั้นๆ ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อคุณสมบัติการส่งผ่าน (transmittance) และการสะท้อน (reflectance) ของแสงผ่านฟิล์มบาง อย่างไรก็ตามการวัดความหนาของฟิล์มบางไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการวัดปกติซึ่งต้องอาศัยการสัมผัสตัววัสดุ ซึ่งนอกจากจะมีข้อจำกัดด้านความแม่นยำแล้ว ยังอาจส่งผลให้ความหนาของวัสดุเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากเครื่องมือวัด การวัดความหนาของแผ่นฟิล์มบางที่มีประสิทธิภาพสูงจึงต้องอาศัยเทคนิคเชิงแสง ซึ่งไม่มีการสัมผัสชิ้นงานที่ต้องการวัด (non-contact) และไม่ทำลายคุณสมบัติของชิ้นงาน (non-destructive) ใช้เวลารวดเร็วในการวัด และมีต้นทุนต่ำ (low cost) โครงการวิจัยนี้ เป็นการออกแบบและพัฒนากล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดด้วยหลักการ OCT เพื่อการสร้างแผนภาพความหนาของฟิล์มบางแบบไม่สัมผัส โดยออกแบบให้สามารถวัดวัสดุฟิล์มบางได้ทั้งที่เป็นแก้ว พลาสติก โพลีเมอร์ สารกึ่งตัวนำ และที่สำคัญยังสามารถวัดความหนาของไบโอฟิล์มที่ยังมีชีวิตได้ด้วย ซึ่งสามารถวัดความหนาได้โดยไม่มีการสัมผัสแผ่นฟิล์มบาง ไม่ต้องมีการเตรียมตัวอย่างที่ซับซ้อน และไม่ต้องเปิดผิวชิ้นงาน ทำให้สามารถวัดได้เร็ว สามารถวัดตัวอย่างที่มีความหนาไม่สม่ำเสมอได้เป็นบริเวณกว้าง ทั้งยังใช้แสงอินฟราเรดที่พลังงานต่ำในระดับมิลลิวัตต์ ทำให้ไม่ส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของเซลล์สิ่งมีชีวิต เหมาะกับงานที่ต้องการติดตามการเปลี่ยนแปลงความหนาของไบโอฟิล์มแบบต่อเนื่องเป็นระยะเวลานานได้

คำสำคัญ