Tittel: Advanced Mueller matrix imaging ellipsometry
Veileder: Morten Kildemo, Magnus Lilledahl, Mikael Lindgren
Sammendrag: Et spesiallaget nær-infrarødt (NIR) Mueller matrise ellipsometer (MMI) basert på ferroelektriske flytende krystaller (FLCs) og bølgeplater (WPs) er beskrevet. Dette instrumentet blir brukt for å avbilde belastnings-bifringens i krystallinsk silisium og visualisering av lineært retarderende kollagenfibre.
Utvikling av et nytt spektroskopisk Muellermatrise avbildende mikroskop ellipsometer (μMMI) er fremstilt. Innledende verifisering indikerer at det konstruerte instrumentet fungerer som forventet.
Teorien rundt Mueller matrise ellipsometri blir introdusert. Dette inkluderer beskrivelsen av polarisert lys og dets representasjon ved Mueller-Stokes formalismen. Detaljert analyse av Mueller matriser basert på både fremad-polar- og differensielldekomponering er presentert. Disse teknikkene blir så brukt i studie av både organisk og uorganisk materiale.
Fotoelastisk teori er kort diskutert for å kunne forklare bifringens i anstrengte silisiumkrystaller, og en enkel model for å estimere maksimalt skjær-stress ble utviklet. Vertikale tverrsnitt av to-krystallinsk silisium separert ved nær-sammenfallende gitterstruktur korngrenser $\Sigma 9$ og $\Sigma 27a$ blokker ble undersøkt med den spesialkonstruerte MMIen ved 1300 nm. Målingene ble deretter dekomponert ved å bruke fremad-polar dekomponering. De resulterende optiske egenskapene ble brukt til å kartlegge internt skjærstress i prøvene. Skjærstress ble funnet til å være i området 2,5 MPa til 5 MPa. Fremtidige studier er foreslått for å verifisere denne teknikken.
Teorien bak 3-dimensjonal retnings-avbilding er introdusert. Kyllingsener er avbildet ved 940 nm med forskjellige insidens-vinkler ($0^\circ$ og $\pm 30^\circ$) ved å bruke den spesiallagde MMIen. Differensialdekomponerte Mueller matrise målinger ble brukt til å regne ut 3-D orienteringen av kollagenfibre. Validering av den oppnådde 3-D retningen ble gjort ved å sammenligne resultatet med andre-harmonisk genererte (SHG) bilder. Begge metodene ble funnet til å stemme bra overens.
Prosessen bak designet av et optimalt bredbånds spektroskopisk Mueller matrise avbildingsystem i området 550 nm til 1150 nm er beskrevet. Et design likt den tidligere beskrevne MMIen basert på FLCer og bølgeplater ble valgt. Konseptet bak genetiske al- goritmer er introdusert og brukt for å forbedre designet. Realisering av instrumentet er dokumentert fra valg av komponenter, karakterisering, re-optimalisering av designet, og til slutt bygging og verifisering av instrumentet.