Holographic interferometric microscopy for microtransducers characterization.

A finalidade deste trabalho é aplicar a técnica de holografia em cristais fotorrefrativos para o estudo de propriedades mecânicas de microdispositivos, garantindo ainda a obtenção de uma geometria de arranjo holográfico simples e compacto. Foram feitas a análise de vibração e a análise de deformação de microdispositivos por meio da interferometria de média temporal e de dupla exposição, respectivamente. Como fontes de luz, foram utilizados diodos laser emitindo em 660nm, e um He-Ne laser emitindo em 632,8nm. Como meio fotorrefrativo de registro holográfico foi utilizado o cristal Bi12TiO20, (BTO) da família das selenitas. Foi proposto um arranjo óptico de holografia de reflexão do tipo Denisiuk, e a este arranjo foi adicionado um conjunto de lentes objetiva e ocular para formar uma configuração de microscópio composto, com o objetivo de obterem-se imagens holográficas de objetos de dimensões microscópicas. A gravação e a reconstrução do holograma se deram simultaneamente, devido à associação do cristal fotorrefrativo a uma câmera CMOS. Desta maneira, a observação dos hologramas foi feita em tempo real. Foram feitas, inicialmente, imagens de dupla exposição de piezorresistores MEMS (microelectromechanical systems), de geometria reduzida (2,96 x 0,6 mm2), e de dispositivos CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) com 640m de diâmetro. Através desta técnica foi possível medir deslocamentos de 0,33m a 4,3m. Foram obtidos também interferogramas de média temporal de cerâmicas e transdutores piezoelétricos, porém, iluminando apenas pequenas regiões destes objetos. Estas imagens mostraram qualidade razoável, indicando que é possível aplicar a técnica de interferometria em média temporal para objetos com amplitude de vibração entre 0,12m e 1,7m. Para investigar as potencialidades microscópicas foram feitas imagens de padrões de teste de resolução, onde foi possível visualizar estruturas com geometrias entre 2mm e 20m.The aim of this work is to apply photorefractive crystals holography technique for the study of mechanical properties of micro-devices; it ensures obtaining a simple and compact geometry of holographic setup. Vibration and deformation analyses of micro-devices were performed using time average and double exposure interferometry, respectively. As light sources, it was used diode lasers emitting at 660nm, and He-Ne laser emitting at 632.8nm. As photorefractive holographic recording medium was used Bi12TiO20 (BTO) crystal, family of selenites. An optical setup of Denisiuk-type reflection holography was proposed, and this setup was added a set of objective and eyepiece lenses to form a compound microscope configuration, in order to obtain holographic images of objects with microscopic dimensions. Recording and reconstruction of the hologram occurred simultaneously, due to the combination of the photorefractive crystal to a CMOS camera. Thus, holograms observation occurs in real time. It was initially performed double exposure images of MEMS (microelectromechanical systems) piezoresistors, with reduced geometry (2.96 x 0.6 mm2), and CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducers) devices with 640m diameter. By this technique was possible measure displacements of 0.33m to 4.3m. Time average interferograms of Ceramics and piezoelectric transducers were also obtained, however, it illuminating only small regions of these objects. These images showed reasonable quality, indicating that it is possible apply the time average technique for objects with vibration amplitude between 0.12m e 1.7m. In order to investigate the microscopic potentialities images of resolution test chart were done, where it was possible to visualize structures with geometries between 20 m and 2mm