Técnica de error de foco para microscopía de expansión y recuperación térmica (ThERM)

• Autores: Domené, Esteban Alejo
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Martínez, Oscar Eduardo
• Materia: DIFUSIVIDAD TERMICA; TECNICA FOTOTERMICA; ERROR DE FOCO; THERMAL DIFFUSIVITY; PHOTOTHERMAL TECHNIQUE; FOCUS ERROR
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta tesis doctoral se presenta el desarrollo de un accesorio fototérmico capaz decaracterizar propiedades térmicas de una muestra midiendo la curvatura superficial de laexpansión térmica inducida. La técnica, denominada ThERM por las siglas en inglés Termal Expansion-Recovery Microscopy (microscopia de expansión y recuperacióntérmica), permite medir mapas bidimensionales de difusividad la difusividad térmicacon una resolución micrométrica. Un haz de excitación modulado calienta la muestrainduciendo una respuesta térmica. El esquema de detección consiste en un haz deprueba astigmático y un detector de cuatro cuadrantes. De la diferencia entre lasdiagonales del detector se genera una señal de error de foco (FE) que resultaproporcional al desenfoque del haz de prueba causado por la curvatura superficial de lamuestra. Ajustando barridos en frecuencia con un modelo térmico se obtiene unafrecuencia de corte que solo depende de la difusividad térmica de la muestra y eltamaño del haz de excitación. Esto permite caracterizar la difusividad térmica de lamuestra de manera simple, con una resolución lateral definida por el tamaño del haz deexcitación y resolución axial subnanométrica.
In this doctoral thesis we present the design of a photothermal microscope accessorycapable of characterizing thermal properties of a sample by probing the surfacecurvature of the induced thermal expansion. The technique, called ThERM (Thermal Expansion-Recovery Microscopy), allows the retrieval of the thermal diffusivity atmicroscopic levels and hence mapping such magnitude over a sample surface. Amodulated pump laser beam heats the sample, thus inducing a thermal response. Thedetection scheme consists of an astigmatic probe laser and a four-quadrant detector. From the difference between the diagonals of the detector, a focus error signal isobtained (FE) which is proportional to the defocusing of the probe beam due to thesurface curvature. Nonlinear fitting of frequency sweeps with a thermal model allowsthe retrieval of a cutoff frequency which only depends on the thermal diffusivity of thesample and the pump beam size. Therefore a straightforward retrieval of the thermaldiffusivity of the sample is possible, with a lateral resolution defined by the pump beamsize and a sub-nanometer axial resolution.
Fil: Domené, Esteban Alejo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.