Σχεδιασμός και κατασκευή πολωσιμέτρου απόσβεσης οπτικής κοιλότητας (Cavity Ring Down Polarimetry), με σκοπό τη διερεύνηση οπτικής δραστικότητας βιομορίων αέριας κατάστασης στην περιοχή του υπεριώδους και για μετρήσεις ελλειψομετρίας σε χρόνους, της κλίμακας nanosecond

Abstract

Με στόχο τη διερεύνηση της δυνατότητας των κυκλικών οπτικών κοιλοτήτων, να παρέχουν αποτελέσματα πολωτικού χαρακτήρα, αναπτύχθηκε ένα κυκλικό πολωσίμετρο που στηρίζεται σε αρχές φασματοσκοπίας οπτικής απόσβεσης. Το πολωσίμετρο απόσβεσης οπτικής κοιλότητας (CRDP - Cavity Ring Down Polarimetry), σηματοδοτεί την αρχή για μια νέα περίοδο μετρήσεων οπτικής ενεργότητας χειρόμορφων μορίων στην αέρια κατάσταση. Η ικανότητα του υπό μελέτη κυκλικού πολωσιμέτρου, να υποστηρίζει με διαφορετικό τρόπο δεξιόστροφα και αριστερόστροφα κατευθυνόμενο φως, το διαφοροποιεί από παραπλήσιες τεχνικές γραμμικών κοιλοτήτων, προσδίδοντας στο πολωσίμετρο το εγγενές χαρακτηριστικό της χειρομορφίας. Η τροποποίηση αυτή, ενισχύει τη διακριτική ικανότητα των μετρήσεων κατά τουλάχιστον μία τάξη μεγέθους και επιταχύνει τη διαδικασία των πειραμάτων. Παράλληλα με την μελέτη του κυκλικού πολωσιμέτρου παρουσιάζονται, σε ανεξάρτητα κεφάλαια αυτής της διατριβής, μετρήσεις ενεργού διατομής απορρόφησης CO2 και μετρήσεις πάχους λεπτών υμενίων fenchone. Με χρήση της τεχνικής CRD, μετρήσαμε με μεγάλη ακρίβεια, την ενεργό διατομή απορρόφησης του CO2, σε μια περιοχή μηκών κύματος, όπου παρουσιάζονται πειραματικές ασυμφωνίες. Οι μετρήσεις αυτές αποτελούν σημαντική συνεισφορά στη μελέτη ατμοσφαιρικών μοντέλων πλανητών, όπου το αέριο υπάρχει σε μεγάλα ποσοστά. Στη παρούσα διατριβή, παρουσιάζεται επιπρόσθετα μια νέα τεχνική μετρήσεων ελλειψομετρίας, η οποία στηρίζεται σε αρχές πολωσιμέτρου απόσβεσης οπτικής κοιλότητας, και μέσω της οποίας γίνεται ενίσχυση στη χρονική απόκριση μετρήσεων πάχους λεπτών υμενίων. Έτσι, ενώ οι συνήθεις μετρήσεις ελλειψομετρίας πραγματοποιούνται σε μεγάλους χρόνους της τάξης των ms και s, καταφέραμε να μετρήσουμε το πάχος υμενίων fenchone, σε κλίμακα χρόνου της τάξης των μs. Μέσω της μείωσης χρονικής απόκρισης της κλασικής ελλειψομετρίας, διευρύνονται τα πεδία εφαρμογής της τεχνικής, με αποτέλεσμα να γίνεται εφικτή η μελέτη γρήγορων διαδικασιών, όπως για παράδειγμα της διαμόρφωσης δομής βιομορίων σε επιφάνειες και η παρατήρηση, σε πραγματικούς χρόνους, της αποδόμησης ενός υλικού.