Введение к работе
Актуальность тоїш. Топографическая структура поверхностей твердих тол играет важную роль во многих областях науки ц техники: в мшгроэлоктронико шероховатость возиикоет при выращивании тонких планок и при пучковой обработке, проявляется при исследовании поверхности мотодсми влоктрошіой спектроскопии, иошюй , масс-спектрометрии и эллипсометрия; в оптігчоском приборостроении необходимо учитывать рассеяние свата на неодиородностях поверхностей оптических элементов; в машиностроении структура микрорельефа влияот на контактные явления, на трение и износ изделий. Традиционно используемая гауссовская'(нормальная) модель поверх-.ностшй топографии не всегда адекватно описывает шероховатость, образующуюся при различных методах обработки поверхности. Описати характеристик реальных рельефов и их компьютерная имитация затрудпеїш о настоящий момент недостаточной разработанностью статистических моделей негауссовских случайных процессов и полей.
с другой стороны, для исследования взаимодействия оптического излучения с поверхностью твердого тела и для разработки методов оптической диагностики шероховатых микрорельефов требуются сводония о влиянии негаусоовооти шероховатости па статистические характеристики рассеянного нзлучепия. Работы в этом направлении неполны и получены, большей частью, с использованием моделей шероховатых поверхностей, на позволявдих описать разнообразные типы рельефов, встречающиеся на практике. Исходя из вышеизложенного, тему настоящей работы можно считать актуальной. -
Цели и задачи работы.
-
Разработка математических моделей огащганаряых эргодичос-ких случайных процессов и полей, пргодшх для описания и имитации негауссовских шероховатых поверхностей.
-
проведение численного, анализа влиянпя негаусоовооти распределения высот, шероховатости на , отатиотические характеристики рассеянного монохроматического излучения. ,..:'..
-
Проведение численных исследований зависимости корреляционной структуры спекла в спектральной области при рассеянии полихроматического излучения от статистических характеристик негоуо-совегсих микрорельефов.
Научная новизна работы ооотоит- в следующем: 1. Разработаны модели полигауооовоких . случайных процоооов, позволяющие описать и имитировать шероховатые поверхности с раз-
нообразішми плотностями распределения висот шороховатооти и кор-реляциошшмн своЯстваї.м, а такяо алгоритми для числощюго расчЗта статистических-характеристик ногауссовских рельефов.
-
Предложена методика расчОта методом Копто-Карло контраста флуктуации интенсивности монохроматического спокла и корреляционной футецш интенсивности спекла в спектральной области при рассеянии узкого пучка света и дальней зоно случайным фазовим окра-пом с известной характеристической функцію Я IV порядка корохоза-тости.
-
Предложена методика расчета корреляционной функции интенсивности гауссовского спекла в спектральной ооласти при рассоякш широкого пучка полихроматического осота на фазовом экрана с из-востной характеристической функцией II порядка вароховатости.
-
Ироводепо чиалешюо исследование зависимости статистических характеристик рассеш-шого монохроматического света от тог.о-графиосда. свойств негауссовского поверхностного мжророльофа в рамках модода случайного фазового экрана.
-
"ПрОЕОДЭЮ ЧИСЛеШЮЭ ИССЛеДОВаНИЭ ВЛИЯНИЯ ногауссоЕости повархностя фзаозого Діїфїгувсрз іш корролпцаояше характеристики гауссовской опекл-са-руктури в спектральной области с учетом корреляции точак поворяюсти и юдаркулярности-рассеянного поля.
-
исследовано влийшэ тала статистической модули, описываю-и*єіі негауссовскиа мизфорэльэф, па характеристики рассеяния монохроматического и гкшіхроматкчесїщго излучения.
Практачеокая аиотшдоть рзоотн. Продлокошше в работа мвтэ-кагачоекко ьэдалк, алгоритми расчётоа к результати проводбшшх исследований нэгуг бать иегш^освааы при компьютерном моделарова-ши првэрхкэотьзй топографии с расшсссраагштн статистичееккк свойствам:, для изучетш фкзичрскЕА. процессов, происходящих при взатэдейсетш оптшгаакого излучения и потоков частиц с поверхностью твердого тело, для учї-їя влияния шероховатости при анализа поворхзюсі'й могоДЕиді йязіиоской адектрозішш, а таїш? при разработка отчизеїскх стюсоосз дйагпосцсш шкрорельєфа. ' Основина Т'олохзнэд, рнлоок.гіо ца задг'ггу:
-
айдоди грлигоурсовских случайных процоосов для описания и иштацш иероговаївх поверхностей с различиями статистическими свойствами. . .
-
Мотоднка расчета ыэтодом Ымгге-Корло контраота флуктуации шиэнсивнооти канохроматичесйаго спекла и корреляционной функция
- з -интенсивности спсісла в спсктралыюп области при рассеянии узкого пучко свота на случайном фазовом экране.
3. Методика рисчота корреляционной функции интенсивности
гауссовского спокло в спектральной области при рассошшг в даль
ней зоно широкого пучка полихроматического свота на фановом экра
не с известно!! характеристической фупкциоп II порядка шерохова
тости.
-
Результати численного исследования статистических характеристик гауссовскоя и ногауссовсгсой спокл-структур прл рассеянии монохроматического свота нэгауссовскш случайным фазовым экраном.
-
Результати численного исследования корреляциошюй функции гауссовсксп споїсь структури в спектральной области при рассеянии полихроматического свота ногауссовским случайным фазовым экраном.
Апробация „работа. Материалы диссертации , прэдетавлплись па конференциях: 16th Congress of the International Commlasion Гог optica (Budapest, Hungary, Aug. 9-13, 1993) и "Взаимодействие ионов с поверхностью" (Москва, сентябрь 1933), докладывались па семінарах кафедра физичсскс-Я электронжаг СПбГТУ, использовались при выполнении работ по меісвузовским научно-техническим программам "Вакуумное оборудование и технология" и "Физика .лазеров".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных робот.
Структура и обьСм работа. Диссертация состоит из введения, трах глав, заключения, списка литературы и трЭх приложений. Основная часть работа изложена на 319 страницах машинописного текста' и содержит 93 страницы о графиками. Библиография включает 255 наименований цитігровашіой литература и запимаег 33 страшщы. Приложения содержат 24 страницы маашйшеного текста и 20 страниц с графиками.
