Diseño y caracterización de un esparcímetro de resolución angular

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se presenta una propuesta para el diseño, construcción y caracterización de un Esparcímetro de Resolución Angular (ERA). El esparcímetro propuesto está basado en la utilización de dos moduladores fotoelásticos que operan en forma sincrónica. La sincronía fue primero modelada matemáticamente mediante el programa Matlab cuyos resultados permitieron hacer un estudio de los tiempos para realizar las mediciones. Los resultados de estos estudios se implementaron de manera física a través de un circuito electrónico de sincronización el cual fue controlado mediante programación. El método propuesto no ha sido reportado previamente en la literatura científica y permite realizar todas las mediciones de manera automática. El esparcímetro es usado para obtener el patrón de esparcimiento de una muestra mediante del formalismo de los vectores de Stokes y las matrices de Müeller (MM). La calibración y puesta a punto del ERA fue probada utilizando un conjunto de elementos ópticos cuyas MM son bien conocidas. Los resultados obtenidos con estos elementos concuerdan con los reportados en la literatura y luego de su análisis estadístico presentan un error en el orden de las milésimas de los valores reportados en la literatura. De lo anterior podemos concluir que el instrumento diseñado y construido tiene resultados repetibles y una alta precisión en sus mediciones, por consiguiente, el mismo puede ser usado en aplicaciones científicas como por ejemplo el estudio de muestras biológicas. ABSTRACT: In this work a proposal for designing and characterizing an Angle-Resolved Scatterometer (ARS) is presented. The proposed Scatterometer is based in two synchronized photoelastic modulators. The synchronicity was first modeled mathematically using Matlab™, these results were in turn used for measurement-timing design. By setting up a software-controlled synchronizing electronic circuit, the measurement-timing design was implemented. For the best of our knowledge the proposed method has not been previously reported in literature. The developed system can perform all measurements automatically. The Scatterometer is used to obtain the scattering pattern of a sample by using Stokes Vectors and Müeller Matrices (MM) formalism. ARS calibration and tuning was done by using optical elements with known MM. The results obtained for these elements are consistent with those reported in literature and after its statistical analysis it was found that they exhibit an error in the order of thousandths of the values reported in literature. We can conclude that the instrument designed and built performs high precision and repeatable measurements, therefore it can be used in scientific applications as for example the study of biological samples.