Τι είναι το Scatterometer;

Το σκεδατόμετρο είναι μια συσκευή μέτρησης ακριβείας που μεταδίδει ενέργεια μικροκυμάτων και διαβάζει τις αντανακλάσεις του φωτός που σκεδάζεται πίσω από μια επιφάνεια στόχο, προκειμένου να ληφθούν δεδομένα διαστάσεων. Το «πίσω διάσπαρτο» φως μπορεί να διαβαστεί ως γραφικές ή έγχρωμες επικαλύψεις της απεικόνισης της επιφάνειας στόχου, επιτρέποντας έτσι πολύ ακριβείς παρατηρήσεις και μετρήσεις. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται στο εργαστήριο, στο πεδίο και σε δορυφόρους για πολλές επιστημονικές, βιομηχανικές και στρατιωτικές εφαρμογές. Ορισμένες χρήσεις περιλαμβάνουν τη μέτρηση των υψών και των ροών των ωκεανικών κυμάτων για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης και της ταχύτητας του ανέμου για ανάλυση και παρακολούθηση ωκεάνιου ρεύματος. Επιπλέον, η διασπορά μπορεί να μετρήσει την τοπογραφία, το παγκόσμιο κλίμα και τα καιρικά φαινόμενα, καθώς και την κατασκευή μικροκυκλωμάτων ακριβείας και νανοτεχνολογίας.

Οι μετρήσεις του σκεδαστόμετρου εκτελούνται μέσω δυσμενών συνθηκών, αντικαθιστώντας ανακριβείς τεχνολογίες που μπορούν να αποτραπούν από ανωμαλίες από κάλυψη νέφους έως ελαττώματα οπτικού εξοπλισμού. Η χρήση παλμών μικροκυμάτων παρέχει ακριβή ανάδραση του σήματος και του θορύβου, η οποία παρέχει σαφή, αξιόπιστη και επαναλαμβανόμενη συλλογή δεδομένων. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από αυτήν την τεχνολογία δημιουργούν νέους τομείς ερευνών για τους επιστήμονες σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των ναυτιλιακών βιομηχανιών, όπου η διασπορά παρέχει πληροφορίες για τα καιρικά μοτίβα, την αλιεία, την ασφάλεια στη θάλασσα και το παγκόσμιο κλίμα.

Χρησιμοποιώντας οπτικούς ανιχνευτές και λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος, τα σκεδατόμετρα μπορούν να προσδιορίσουν τα οπτικά χαρακτηριστικά των επιφανειών και των υποκείμενων υποστρωμάτων. Η επίγεια τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιεί παραβολικούς ανακλαστήρες, υποσυστήματα ραδιοσυχνοτήτων (RF), ηλεκτρονικά ενδιάμεσης συχνότητας (IF) και μονάδες απόκτησης δεδομένων. Τέτοια συστήματα μπορούν να παρακολουθούν δεδομένα οπισθοσκέδασης από έδαφος όπως δάση, έδαφος και βλάστηση.

Στην κατασκευή, το σκεδαστόμετρο χρησιμοποιείται στην κατασκευή ημιαγωγών που μερικές φορές απαιτούν μέτρηση σε ατομικό επίπεδο. Οι ημιαγωγοί διαθέτουν πολλά στρώματα που χρειάζονται ευθυγράμμιση ακριβείας μέχρι την κλίμακα νανομέτρων. Η μετρολογία, ή η μελέτη και ανάπτυξη συστημάτων μέτρησης, έχει αγκαλιάσει τη σκεδατομετρία, η οποία ξεπερνά ακόμη και την τεχνολογία επικάλυψης απεικόνισης που διεξάγεται με ισχυρά μικροσκόπια. Αντί να επικαλύπτουν εικόνες, οι μηχανικοί διασκορπίζουν διάφορα μήκη κύματος φωτός στα ημιαγώγιμα πλακίδια και μετρούν την αμφίδρομη ανάκλασή τους χρησιμοποιώντας λογισμικό και αλγόριθμους. Αυτό επιτρέπει ακριβείς μετρήσεις λεπτών λανθασμένων ευθυγραμμίσεων χωρίς να εξαρτώνται από ακανόνιστη οπτική ή λειτουργία μικροσκοπίου.

Η τεχνολογία σκεδαστόμετρου επιτρέπει την ταχεία, μη καταστροφική ανάλυση υλικών ή επιφανειών με προσεκτική ανάλυση του περιθλαμένου φωτός σε σύγκριση με τις αλλαγές στο σχήμα γραμμής μιας περιοδικής επιφάνειας σκέδασης. Αυτή η τεχνολογία τοποθετείται σε πολλούς δορυφόρους που παρακολουθούν ομοιόμορφες διατομές ραντάρ ή «επιφάνειες» της επιφάνειας του πλανήτη. Σε συνδυασμό με την τεχνολογία χαρτογράφησης, τα συστήματα επικοινωνιών και άλλες υπηρεσίες καιρού ή έρευνας και διάσωσης, αυτό επιτρέπει σε οτιδήποτε, από την υγρασία του εδάφους έως τα ηφαιστειακά γεγονότα, να εμφανίζονται καθαρά σε ακριβείς αλλαγές διαστάσεων.

Η συνάρτηση κατανομής αμφίδρομης ανάκλασης (BRDF) περιγράφει την υλική ιδιότητα της ανάκλασης φωτός από πραγματικές επιφάνειες που χρησιμοποιούνται στην οπτική, τη θερμοδυναμική και τις επιστήμες υπολογιστών. Καινοτομίες όπως το σκεδαστόμετρο θόλου επιτρέπουν τη μέτρηση πολλαπλών περιθλάσεων σε πολλαπλές γωνίες πρόσπτωσης, συμπεριλαμβανομένου του φωτός που σκεδάζεται από γωνίες ζενίθ και αζιμουθίου. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη ευαισθησία στην ανάγνωση της δομής σκέδασης, επιτρέποντας την απόκτηση μεγαλύτερων ποσοτήτων δεδομένων σε συντομότερο χρόνο.