Master's Thesis

Design and set up of a laboratory sample of a laser deflectometer for measurement of mechanical stress within thin films

Final Thesis 3.42 MB Appendix 3.12 MB

Author of thesis: Ing. Štěpán Šustek, Ph.D.

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.

Reviewer: Mgr. Petr Klapetek, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis describes the design of a device for measuring stress in thin films – laser deflectometer, realization of its design and its experimental testing. The thesis is divided into five chapters. The first chapter deals with the stress in thin films and its influence on substrate – thin film system. The second chapter provides an overview of devices widely used for measuring stress in thin films and describes some their advantages and disadvantages. In the third chapter some design possibilities of the device are presented. The final solution of device called deflectometr is introduced in the fourth chapter. The last chapter includes the functional testing the device.

Keywords:

Mechanical stress, thin films, deformation if a substrate, deflectometr.

Date of defence

21.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Precise Mechanics and Optics (M-PMO)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)

Supervisor’s report
prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.

Diplomant Bc. Š. Šustek v čase, který měl k dispozici, pracoval na zadané problematice intenzivně a s vysokou mírou samostatnosti. Diplomová práce je logicky uspořádána, postup řešení jejího zadání je prezentován srozumitelně. Oceňuji originalitu diplomantova konstrukčního návrhu deflektometru se dvěma vhodně orientovanými planparalelními deskami, které vytvářejí více rovnoběžných laserových svazků umožňujících detailnější studium mechanického napětí v tenkých vrstvách. Rovněž oceňuji počítačové simulace interakce těchto svazků s deformovaným povrchem studovaného vzorku provedené v programu ZEMAX. Jejich interpretací diplomant prokázal schopnost vyvozovat správné závěry pro praktické využití navrženého deflektometru. Výkresová část práce umožní výrobu funkčního vzorku deflektometru, který má být využíván v Laboratoři koherenční optiky ÚFI FSI VUT v Brně k měření mechanického napětí v tenkých vrstvách dodávaných spolupracujícími průmyslovými podniky. Při psaní předložené práce překonal diplomant určité stylistické, gramatické i formální nedokonalosti, které se v konečné verzi práce projevují sporadicky a nenarušují její celkové vyznění. Závěrem konstatuji, že diplomant splnil požadavky a cíle zadání diplomové práce. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Petr Klapetek, Ph.D.

Práce se věnuje problematice měření křivosti tenkých vrstev za účelem charakterizace jejich mechanického napětí. Jedná se o velmi aktuální problematiku, důkazem čehož je i přímá souvislost práce autora s řešením projektu TAČR na jeho pracovišti. Práce je velmi pečlivě vypracována a obsahuje velké množství detailů dokumentujících jak možná řešení, tak řešení navrhované autorem. Autor při návrhu provedl simulaci zařízení v programu Zemax, což je velmi efektivní postup pro optimalizaci zařízení. Jednotlivé komponenty a technická řešení jsou podrobně ilustrovány, snad jen uvedení snímku základní desky na obr. 43 je poněkud nadbytečné. Velmi oceňuji také snahu o alespoň základní analýzu nejistoty měření, což není u diplomových prací zdaleka pravidlem.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Uvedená nejistota měření nezahrnuje systematické vlivy (nejistoty typu B), bylo by možné diskutovat, jaké hlavní vlivy nejistoty můžeme u přístroje očekávat? Jak bude zohledněna jejich minimalizace při konstrukci prototypu? Je možné využít při analýze nejistot program Zemax?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová