EMI/RFI korumalı safir optik pencere geliştirilmesi ve prototip üretimi
EMI/RFI protected sapphire optical window development and prototype production
Yazar: ÖZGE ZORLU KAYMAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇAKMAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tez kapsamında EMI kalkanlayıcı safir optik pencere geliştirildi. Bu hedefle, Kyropoulos sisteminde safir külçe büyütüldü. Külçenin büyütüldüğü A-eksenine dik olan C-ekseninde kesilen silindir dilimlenerek safir alttaşlar üretildi. Alttaşların yüzeyleri aşındırma ve parlatma işlemlerinden geçirilerek şeffaf optik pencereler elde edildi. Bu işlemlerden sonra yüzey pürüzlülüğü ve kristal kalitesinin ölçümü Atomik Kuvvet Mikroskobu ve X-ışını kırınım sistemi ile yapıldı. Ölçümler sonucunda safir optik pencerenin yüzey pürüzlülüğü 0.76 nm bulundu. Üretilen safir pencerelerin kristal kalitesinin iyi düzeyde olduğu X-ışını kırınım pikinin FWHM değerinin görece düşük (0,290) olmasından anlaşıldı. Optik geçirgenliğini arttırmak için safir optik pencerelerin yüzeyi SiO2 yansıma önleyici tabaka ile kaplandı. Yansıma önleyici kaplama sonrasında safir optik pencerenin optik geçirgenliğinin %85'ten %90'a çıktığı belirlendi. Daha sonra iyi bir EMI kalkanlama etkinliği elde etmek için metal örgü tasarımı yapıldı; bu tasarım Ag nanoparçacık mürekkebi kullanılarak Aerosol Jet Baskı sistemi ile yansıma önleyicili safir optik pencere üzerine basıldı. Tüm kaplamalar bittikten sonraki FTIR ölçümleri sonucunda EMI kalkanlayıcı safir optik pencerenin geçirgenliğinin 0,2- 5 µm aralığında ortalama %70'in üzerinde bulundu. Geliştirilen optik pencerenin yapılan kalkanlama etkinliği ölçümü sonucunda EMI kalkanlama etkinliğinin ortalama olarak 17 dB olduğu belirlendi.

Abstract:
In this thesis, an EMI shielding sapphire optical window was developed. For this purpose, a sapphire ingot was grown in the Kyropoulos system. The sapphire substrates were produced by slicing the cylinder cut along the C-axis perpendicular to the A-axis along which the ingot was grown. The surfaces of the substrates were subjected to etching and polishing to obtain transparent optical windows. After these processes, surface roughness and crystal quality were measured by Atomic Force Microscopy and X-ray diffraction system. As a result of the measurements, the surface roughness of the sapphire optical window was found to be 0.76 nm. The good crystalline quality of the sapphire windows produced was evident from the relatively low FWHM value (0.290) of the X-ray diffraction peak. In order to increase the optical transmittance, the surface of the sapphire optical windows was coated with SiO2 antireflection layer. After the anti-reflective coating, the optical transmittance of the sapphire optical window was observed to increase from 85% to 90%. Then a metal mesh design was made to achieve a good EMI shielding efficiency; this design was printed on the anti-reflective sapphire optical window by Aerosol Jet Printing system using Ag nanoparticle ink. As a result of FTIR measurements after all coatings were completed, the transmittance of the EMI shielding sapphire optical window was found to be above 70% on average in the range of 0.2 - 5 µm. As a result of the shielding efficiency measurement of the developed optical window, the average EMI shielding efficiency was determined to be 17 dB.