Analisi non distruttiva_de Lisio
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Laurea Magistrale in Fisica Corso di Laboratorio di Fisica - a.a. 2009/10 Proposta di esperienza di laboratorio Tecniche ottiche risolte in tempo per l’analisi non distruttiva dei materiali Proponenti: Prof. Corrado de Lisio Prof. Giampiero Pepe Dr. Loredana Parlato Sommario • Spettroscopia Ottica Ultraveloce (UOS) • Applicazioni • Metalli • Semiconduttori • Manganiti • Superconduttori • Materiali innovativi • Descrizione dell’esperimento • Prospettive future Strumentazione e tecniche impiegate • Laser Ti:Sa con mode-locking, durata degli impulsi: 100 fs; potenza media: 600 mW, = 800 nm; cadenza degli impulsi: 82 MHz • Rivelatore: fotodiodo veloce (125 MHz) • Linea di ritardo ottica programmabile • Oscilloscopio digitale • Amplificatore lock-in • Strumentazione ed acquisizione dati controllate da computer (LabView) • Elaborazione dei dati (Microcal Origin) Impegno richiesto • Circa 40 h: • 4 h: introduzione alle problematiche • 2 h: guida alle norme di sicurezza • 4 h: familiarizzazione con la strumentazione e le tecniche di misura • 20 h: realizzazione delle misure • 10 h: analisi dei dati Spettroscopia Ottica Ultraveloce • Dinamiche elettroniche in semiconduttori • • • • Diffusione elettrone-elettrone ed elettrone-fonone Trasporto elettronico Effetti coerenti Confinamento quantico in semiconduttori ed eterostrutture • Correlazioni a molti corpi nelle distribuzioni dei portatori generati in seguito ad assorbimento di luce • Natura dei processi di interazione e–e ed e–p in metalli convenzionali (Au, Ag) • Dinamiche dei portatori e delle quasi-particelle nei semiconduttori Dinamiche ultraveloci nei metalli Dinamiche ultraveloci nei superconduttori Unpaired electrons energy gap () Photon absorption (h ) Pair breaking Cooper pairs (T<Tc) Relaxation Unpaired Electrons (quasi-particles) Cooper pairs e-e and e-p scattering produces many quasi-particles with energy > 2 Transient thermo-reflectance (TTR) or thermo-transmittance (TTT) • L’assorbimento di fotoni modifica la funzione di distribuzione elettronica • Alterazione della funzione dielettrica: (t) = 1(t)+ i2(t) • Si modificano le proprietà ottiche del materiale: Dove R ,T Lock-in amplifier Wavelength = 750 820 nm Pulse duration = 90 fs Modulation monitor Pulse energy = 9 nJ Rep. Rate = 82 MHz Avg. Power = 700 mW The experimental setup Sample PBS Polarizing beamsplitter PBS Acousto-optic AOM modulator Millennia Tsunami Prospettive future • Misure su manganiti e materiali innovativi (nanoparticelle metalliche in matrici polimeriche, nanotubi di carbonio, etc. etc.) • Caratterizzazione ultraveloce delle dinamiche di spin (TR-MOKE) • Misure con risoluzione spettrale (generazione di luce bianca per il probe e uso di un amplificatore parametrico)
