19. Röviden a Nanooptikáról (Kroó Norbert előadása)



Hasonló dokumentumok
LCD kijelzők működése és típusai

17. Kapcsolok. 26. Mit nevezünk crossbar kapcsolónak? Egy olyan kapcsoló, amely több bemenet és több kimenet között kapcsol mátrixos módon.

Fényerő mérés. Készítette: Lenkei Zoltán

Tipikus megvilágítás szintek a szabadban (délben egy napfényes napon) FISHER LED

Dr. Nagy Balázs Vince D428

OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

Képernyő. monitor

OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

Perifériáknak nevezzük a számítógép központi egységéhez kívülről csatlakozó eszközöket, melyek az adatok ki- vagy bevitelét, illetve megjelenítését

Alapfogalmak folytatás

Színek

MIKRO-TÜKÖR BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

A NANOTECHNOLÓGIÁKTÓL A KVANTUMTECHNOLÓGIÁKIG

A fizika mindenkié 3.0 rendezvényen megvalósított mérések a Leövey-laborban

Jegyzetelési segédlet 7.

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

100 kérdés Optikából (a vizsgára való felkészülés segítésére)

Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan?

OPTIKA. Hullámoptika Színek, szem működése. Dr. Seres István

OPTIKA. Szín. Dr. Seres István

Általános jellemzők. Kimeneti periféria Működési elv szerint lehetnek: Vezérlését a videókártya végzi RGB-modell alapján állítja elő a színeket

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

A színérzetünk három összetevőre bontható:

A digitális képfeldolgozás alapjai

Abszorpciós spektroszkópia

MONITOROK ÉS A SZÁMÍTÓGÉP KAPCSOLATA A A MONITOROKON MEGJELENÍTETT KÉP MINŐSÉGE FÜGG:

Szilárd testek sugárzása

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Jegyzetelési segédlet 6.

Tartalomjegyzék LED hátterek 3 LED gyűrűvilágítók LED sötét látóterű (árnyék) megvilágítók 5 LED mátrix reflektor megvilágítók

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

SOIC Small outline IC. QFP Quad Flat Pack. PLCC Plastic Leaded Chip Carrier. QFN Quad Flat No-Lead

Fotoindukált változások vizsgálata amorf félvezető kalkogenid arany nanorészecskéket tartalmazó rendszerekben

E1/50. 4W lm LALB4W LAL4W LALD4W. VILÁGÍTÁSTECHNIKA - VILÁGÍTÓ- ÉS LÁMPATESTEK LED asztali világítótestek. 5 steps. LED asztali világítótestek

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Mikroszerkezeti vizsgálatok

Képszerkesztés elméleti feladatainak kérdései és válaszai

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

ELEKTROMOSSÁG ÉS MÁGNESESSÉG

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Sárga, piros, zöld és kék fénycsöves világítás

A számítógépek felépítése. A számítógép felépítése

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

1. Digitális írástudás: a kőtáblától a számítógépig 2. Szedjük szét a számítógépet 1. örök 3. Szedjük szét a számítógépet 2.

CMS Pixel Detektor működése

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

Mérés és adatgyűjtés

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. Dr.Varga Péter János

Az SI mértékegységrendszer

Képszerkesztés elméleti kérdések

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

NannyCam V24. Felhasználói 1 Kézikönyv

II. Szakmai alap- és szakismeretek, gyakorlati alkalmazásuk 11. Világítástechnika Hunyadi Sándor

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

Világítástechnika a környezettudatosság tükrében. Dodog Zoltán Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar

1. SI mértékegységrendszer

Hardver ismeretek. Zidarics Zoltán

4. Fényelektromos jelenség

Hiszterézis: Egy rendszer kimenete nem csak az aktuális állapottól függ, hanem az állapotváltozás aktuális irányától is.

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

9. Gyakorlat - Optoelektronikai áramköri elemek

Felhasználói leírás. LIFX GLS Gen1.

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

11.2. A FESZÜLTSÉGLOGIKA

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

A megvilágítás mérése okostelefonnal

G04 előadás Napelem technológiák és jellemzőik. Szent István Egyetem Gödöllő

ColorBlast IntelliHue Powercore gen4. testreszabható kültéri LED-es fényvető lámpatest, intelligens színes fénnyel. Előnyök

Kültéri, nagy teljesítményő LED Fényforrások

Az Ipari világítás jelenlegi helyzete és jövőbeli lehetőségei. 1.Bevezetés

III. félvezetők elméleti kérdések 1 1.) Milyen csoportokba sorolhatók az anyagok a fajlagos ellenállásuk alapján?

A hőmérsékleti sugárzás

A jövő anyaga: a szilícium. Az atomoktól a csillagokig február 24.

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

ColorBlast IntelliHue Powercore gen4. testreszabható kültéri LED-es fényvető lámpatest, intelligens színes fénnyel. Előnyök

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Építészmérnöki Kar. Világítástechnika. Mesterséges világítás. Szabó Gergely

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA. Hang, fény jellemzők mérése. Dr. Seres István

Acer AL 1716As 8ms 17" LCD. Acer AL 1717As 17" LCD. Acer AL 1916ws 19" WIDE 5ms LCD

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Számítógépes grafika. Készítette: Farkas Ildikó 2006.Január 12.

Mérés szerepe a mérnöki tudományokban Mértékegységrendszerek. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

LED Katalógus LED a holnap világossága. Oxygen Communication Kft. oxygen-2.com/ledvilagitas

Színes kültéri. Reklámtábla installáció

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

A jelen fényforrása a LED

A napenergia alapjai

A lézer alapjairól (az iskolában)

Robotika. 3. Érzékelés Magyar Attila. Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

Átírás:

19. Röviden a Nanooptikáról (Kroó Norbert előadása) 1. Hogyan függ az arany nanogömböcskék színe a méretüktől? Milyen régészeti példát ismer ennek kihasználására? Lycurgus Kupa: kívülről megvilágítva zöld, belülről világítva piros -> üvegbe kevert kis mennyiségű (~40ppm) aranypor 2. Miért érdekes az, hogy a fény hullámhosszánál kisebb résen is képes áthaladni? Hogyan magyarázható ez a jelenség? A kutatások során olyan módszerek fejlődtek ki, amelyek lehetővé teszik a hullámhossznál finomabb szerkezetek vizsgálatát, új lehetőségeket teremtve a plazmonok előállításának területén, illetve tulajdonságaik vizsgálatában. De esély van arra is, hogy új fotonikus eszközöket hozzunk létre a hullámhossznál kisebb mérettartományokban. Ezek számos területen, így például a számítástechnikában, egyes orvosi alkalmazásokban, vagy a nanoméretű rendszerek mikroszkópiájában kecsegtetnek fontos, új alkalmazási lehetőségekkel. - Mert a hullámhossznál kisebb átmérőjű nyalábot is létre lehet hozni, a fotolitográfiához ez szükséges, jobb felbontás érhető el. - A felületi plazmonokra nem érvényes a diffrakciós limit (a hullámhossznál valamivel kisebb távolságra lévő pontokra optikai úton nem lehet felbontani) -> korlátlan felbontóképesség, hullámhossznál finomabb szerkezetek vizsgálata. 3. Soroljon fel a felületi plazmonok különleges tulajdonságai közül legalább 6-ot! 1. fémfelülethez vannak kötve 2. speciális diszperzióvalbírnak 3. tulajdonságaikat nem korlátozza diffrakciós limit 4. felületen vezethetők 5. igen nagy elektromos terük van 6. SPO tiltott sáv hozható létre 7. lokalizálódhatnak (pl. fém nanogömbökön) 8. interferenciára képesek 9. nemlineáris jelenségek forrásai 10. nem klasszikus tulajdonságokat is mutatnak 1

4. Milyen a felületi plazmonok diszperziós relációja? 1 röntgen hullámhossz optikai frekvenciákon A fény hullámszáma mindig kisebb az azonos energiájú felületi plazmon hullámszámánál c fénysebesség ω frekvencia 5. Mik a fotonikus kristályok? Milyen fontos tulajdonságuk van, és elvileg milyen "sci-fi" eszköz építhető fotonikus kristályok felhasználásával? A félvezető elektronika alapja, hogy alkalmas félvezető anyagokban, mint például a szilíciumban, egy tiltott energiasáv van a vezetési elektronok számára. Tehát van egy olyan energiasáv, amelyben elektron nem tartózkodhat. Felmerül a kérdés, hogy lehetséges-e olyan anyagot létrehozni, amelyben ugyanilyen tiltott sáv keletkezhet a fotonok számára. A válasz pozitív. Az ilyen tulajdonságú anyagot metaanyagnak hívjuk, mert a természetben nem nagyon létezik és fotonikus kristálynak nevezzük. Ez egy olyan kristályszerű szerkezet, amelyben a rácsparaméter a fény hullámhosszának nagyságrendjébe esik. kx hullámszám - olyan metaanyag, amelyben létezik tiltott sáv a fotonok számára -> bizonyos energiával nem rendelkezhetnek - 2D és 3D struktúrában is létrehozható - felületi plazmonokat optikai rácson hozzuk létre (rácsállandó = plazmonok hullámhossza) -> diszperziós görbéken törés lép fel -> lesz olyan energiatartomány, amivel nem terjedhetnek a felületen -> tiltott sáv -> optikai tranzisztort, fotoncsipet hozhatunk létre - nincs diffrakciós limit -> a fény hullámhosszánál kisebb struktúrák is létrehozhatóak 6. Hogyan működik a plazmon lencse? A felületi plazmon lencsével a plazmonokat akár 1 nanométeres méretre összefókuszáljuk. Ha belemennénk a részletekbe, kiderülne, hogy minden olyan optikai elem létrehozható felületi plazmonok segítségével, ami 1 http://mycite.omikk.bme.hu/doc/68640.pdf 2

ahhoz szükséges, hogy egy teljesen optikai elven működő - tehát csak fotonokat használó - csipet hozzunk létre. óriás lokális terek a résminimumokban: az optikai energia nanoméretű lokalizációja 7. Mi az a Casimir-erő? Mivel lehet szemléletni ezt az effektust? Ha két tükröt nagyon közel helyezünk egymással szemben, vonzani fogják egymást (ezzel lehet szemléltetni). Az effektust, mely a tükrök közötti vákuum kvantumos tulajdonságának köszönhető, Hendrik Casimir holland fizikus jósolta meg 1948-ban. A fellépő erő (az ún. Casimir erő) arányos a felületek nagyságával és fordítottan arányos távolságuk negyedik hatványával. 2 Kis távolságokban erős: 10nm körül Az egymással érintkező tárgyak között molakulaszinten fellépő kölcsönhatás eredményeképp jön létre. 21. (22.fájlnév) LCD kijelzők működése és típusai 8. Definiálja az alábbi fizikai mennyiségeket: optikai teljesítmény, fényerősség, fényáram, megvilágítás! Optikai teljesítmény: energia adott idő alatt (W) Fényerősség: az a látható (fény)energia (intenzitás), amelyet a fényforrás egy 1m sugarú gömbfelületen átsugároz. Mértékegysége a kandela (cd) SI meghatározása: A kandela az olyan fényforrás fényerőssége, amely 540 1012 Hz (555 nm) frekvenciájú monokromatikus fényt bocsát ki és sugárerőssége ebben az irányban 1/683-ad watt per szteradián. Fényáram: 1 kandela minden irányban egyenletes, pontszerű fényforrás által 1 szteradián térszögbe sugárzott teljesítmény Mértékegysége a lumen (lm) Megvilágítás: egy négyzetméter felületre eső látható Fényáram - Mértékegysége a lux (lx) 2 http://bajnok.web.elte.hu/casimir.html 3

9. Vázolja a (kétféle) V(λ) görbét! Mit mutatnak ezek? 10. Mi a féltónus, és a színes féltónus? Rajzon mutassa be ezeket a fogalmakat, és fejtse ki jelentőségüket! Féltónus 1 bites infóból (pont v. nem) több bites kép (színskála) - ugyan úgy, mint a fekete-fehérnél különböző nagyságú és sűrűségű pontokat nyomtatunk, de 4 színből egymásra -> szubtraktív színkeveréssel (fehér háttérrel) CMYK (cian, magenta, yellow, black) rendszerben előáll a kép - Moiré miatt a színek nyomóformáinak (rácsok) szöge eltér - pl. rózsaszínt akarok: magenta és sárga rácsokban nagyobb pontok, többiben kisebbek 4

11. Mi a dithering? Hol használják, mi a két alapvető típusa, és mi ezek jelentősége? Magasabb színmélységű kép alacsonyabb színmélységű kijelzőn való megjelenítéséhez szükséges átalakítások sorozata A halftone (féltónus) ennek egy speciális változata Kijelzőkben: 3x6 bites TN-LCD kijelzők típusai: 24 bitet ún. temporal ditheringgel (vagy Frame Rate Control) érnek el: 8 bites felbontás kell: 0-255-ig, de mi csak 6 bitet tudunk -> minden 4. 130-as állapot előállítása: 128 és 132 állapotok váltogatásával - spatial dithering (2x2 pixelből lesz 1 igazi piros kék alatta kék piros = lila) Drágább monitorok 3x8 bitesek (pl. S-PVA panelek) 1 pixelen elég 64 állapotot kapcsolni, mégis úgy tűnik, mintha 256-ot kapcsolnánk 12. Definiálja a TFT fogalmát, és rajzolja fel a szerkezetét! TFT = Thin Film Transistor = Vékonyréteg Tranzisztor. Az LCD technológián alapuló TFT minden egyes képpontja egy saját tranzisztorból áll, amely aktív állapotban elő tud állítani egy világító pontot. Az ilyen kijelzőket gyakran aktív-mátrixos LCD-nek is szokás nevezni. Térvezérlésű tranzisztorok speciális fajtája. A hordozóra (általában üveg) félvezető réteget, dielektrikum réteget és fémes kontaktust választanak le vékonyréteg technológiával. (TFT-LCD kijelzőkben 1 pixel vezérlésére 3 TFT) 13. Milyen típusait ismeri az LCD kijelzők háttérvilágításának? Röviden ismertesse az egyes típusok előnyeit, hátrányait! Háttérvilágítás hidegkatódos fénycső Változatos alakban készülnek. elektromos térrel rángatjuk ki az elektront, nem hővel -> jó élettartam az olcsó LED-ek térhódítása előtt kizárólag ilyet használtak (ez drágább) Kvázivonalas spektrumban sugároz, ami hatással van a gamutra. Háttérvilágítás LED Direkt háttérvilágítás és reflexiós megvilágítás A reflexiós megvilágítás eloszlását tervezni kell (számít az iránykarakterisztika)! 5

direkt: bizonyos helyeken sötétebb, máshol világosabb, mert nem ugyanolyanok a LED-ek A használt anyagok elnyelésétől függ a hatásfok Háttérvilágítás dinamikus LED A háttérvilágítás vezérlése beszállhat a képalkotásba, ezzel drasztikusan javítva a kontrasztarányt és az élethőséget. Full panel NYÁK kell! nehéz gyorsan vezérelni 14. Milyen LCD paneltípusokat ismer (megkülönböztetés: a folyadékkristály típusa alapján)? Vázolja fel a 3 típus működését, és ismertesse előnyeit, hátrányait! Három alapvető fejlődési lépcső, számtalan altípussal: a) TN: twisted nematic (csavart nematikus) b) IPS: in-plane switching (S-IPS, H-IPS) c) VA: vertical alignment (PVA, MVA) A fenti típusok esetében a folyadékkristály alakja, rendeződése, vezérlése eltérő. A folyadékkristály típusán kívül különbség lehet még felbontásban, háttérvilágításban. 6

15. Mi a gamut? A kijelzők esetében mi befolyásolja a gamutot? 22. CMOS és CCD eszközök a fényérzékelésben 16. Rajzolja fel a tipikus NMOS struktúrát! az ábrán egy NMOS, bekapcsolt állapotban 7

17. Hasonlítsa össze rajzon a CCD és a CMOS képalkotó szenzorok felépítését! Mindkét esetben kell külső áramkör a fényérzékelő mellé! 18. Hasonlítsa össze legalább 4 szempont alapján a CCD és CMOS eszközöket! (a táblázatos összehasonlítás nem elegendő!) Működés: - CCD: generálódott töltéscsomagokat egy közös kimenetre engedi, ami egy analóg feszültséget eredményez - CMOS: a töltés-feszültség átalakítás minden pixelben külön-külön megy végbe. Kiolvasás: sor és oszlopcímzéssel egyenként Szenzor bonyolultsága: - CCD: alacsony, a legtöbb funkció a kamera nyomtatott áramkörén valósul meg (erősítés, A/D, tömörítés) - CMOS: magas, sok minden a chipben van megvalósítva, elektronika opcionális de drága ha cserélni kell Erősítés / fogyasztás: - CCD: nyákon - CMOS: chipen -> kisebb áramok, kisebb fogyasztás, emellett jobb érzékenység Uniformitás: - CCD: egyneműbb - CMOS: szilíciumtechnológia szórása -> minden pixelnek külön van erősítése -> más a válaszjel adott megvilágításra -> visszacsatolt erősítés kell (LEGNAGYOBB HÁTRÁNYA A CMOS-nak!) 8

Rekeszelés: - CCD: egyszerű, a sor és oszlop vezérlésével megoldható (nem minden pixelnél!) - CMOS: minden pixelnél külön tranzisztor 19. Mi az elektronikus rekeszelés? Milyen a CCD és a CMOS esetében? Mi a definíciója, és milyen hatása lehet a rolling shutteringnek? Rekeszelés = expozíció vezérlése külsőleg CCD: egyszerű, sor és oszlop vezérlésével megoldható CMOS: minden pixelnél külön tranzisztor Rolling shutter = a kép pontjai nem egy időben készülnek, hanem végigscanneljük a pixeleket (bal fentről jobbra le). Ha nem elég gyors, akkor mozgási torzulás (rotor). 9