Измерение толщины прозрачных материалов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света
Автор: Болдин Г.А.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Физико-математические науки
Статья в выпуске: 12-1 (111), 2025 года.
Бесплатный доступ
В работе представлен оптический метод измерения толщины прозрачных сред, основанный на анализе спектров комбинационного рассеяния при сканировании фокуса лазерного пучка вдоль глубины исследуемого объекта. Метод позволяет определять положение границ раздела сред даже в тех случаях, когда различие показателей преломления между средами не превышает нескольких процентов, что делает непригодными традиционные подходы, основанные на анализе упругого рассеяния. В качестве модельных объектов использовались полиметилметакрилат (оргстекло) и лабораторно приготовленный лед, размещённые в ёмкости с водой. Экспериментально показано, что упругое рассеяние эффективно локализует верхнюю границу «воздух-твёрдое тело», в то время как граница «твёрдое тело-вода» определяется по интенсивности и форме полос комбинационного рассеяния. В системе лёд-вода применен анализ формы полосы OH-валентных колебаний на основе определения центра масс спектральной полосы. Полученная экспериментальная погрешность определения толщины составила не более 5% для оргстекла и порядка ±2 мм для ледяного образца толщиной 81 мм. Метод может быть использован в задачах неразрушающего контроля и дистанционной диагностики прозрачных сред.
Спектроскопия комбинационного рассеяния, измерение толщины, лед, граница раздела фаз
Короткий адрес: https://sciup.org/170212748
IDR: 170212748 | DOI: 10.24412/2500-1000-2025-12-1-335-340
Measurement of transparent material thickness by Raman scattering
An optical technique for measuring the thickness of transparent materials based on Raman scattering is presented. The method is based on scanning the laser beam waist position through the sample and recording both elastic and Raman scattering signals. In contrast to conventional optical techniques relying on reflection or elastic scattering, the proposed approach allows reliable localization of media boundaries even in cases where the refractive indices of adjacent media differ by only a few percent, such as for the ice-water interface. Polymethylmethacrylate (PMMA) and laboratory-prepared ice samples placed in water were used as model objects. The air-solid interface was determined from elastic scattering, while the solid-water interface was identified using characteristic Raman bands. For the ice-water system, the OH stretching band shape analysis with the center-of-mass technique was employed. The achieved measurement error was lower than 5% for PMMA and about ±2 mm for an 81 mm ice sample. The method is promising for non-destructive testing and optical remote sensing applications.
