平面上小球光散射计算及可视化研究

平面上小球光散射计算及可视化研究

论文摘要

缺陷及其所带来的影响是IC芯片失效的主要原因。为提高激光探测系统对晶片上微粒缺陷的检测能力,本文建立了平面上球形粒子的数理模型,通过对此模型下的散射理论研究和散射场数据的可视化研究,获得了直观易懂的散射场分布图像,从而为工程师设计出灵敏而有效的诊断工具提供了有力的帮助。在散射理论的研究上,从用于粒子光散射计算的T矩阵方法的推导出发,并依据轴对称粒子的特点,对T矩阵进行了简化和变形,在考虑平面对粒子散射带来的影响时,引入反射矩阵来表达这种相互作用,并利用这些建立了相应的求解散射场系数的矩阵方程,从而求得空间任一点的散射场值。在散射场数据的可视化研究上,根据产生数据的特点,建立了相应的半球面上网格化的几何模型,利用散射场数据和模型网格点的对应并对数据进行颜色量化后,得到了半球面上的散射场的数据图像。最后,在改变散射计算输入参数的基础上,对不同条件下散射场图像进行了比较分析,从而得出了一些具有指导意义的结论。

论文目录

  • 第一章 绪论
  • §1.1 研究背景和意义
  • §1.1.1 研究背景
  • §1.1.2 研究意义
  • §1.2 研究内容和主要工作
  • §1.3 本文结构
  • 第二章 基础理论简介及本文采用方法
  • §2.1 粒子散射理论简介
  • §2.1.1 基于表面的方法
  • §2.1.2 基于体积的方法
  • §2.2 可视化方面的理论简介
  • §2.2.1 二维平面数据场的可视化方法
  • §2.2.2 三维空间数据场的可视化方法
  • §2.3 本文研究内容
  • 第三章 单个球形粒子的T矩阵计算方法
  • §3.1 表面积分方程的建立
  • §3.2 球形粒子T矩阵的求解
  • §3.2.1 积分方程的求解
  • §3.2.2 单个球形粒子的T矩阵
  • §3.2.3 基于方位模m独立的T矩阵计算方法
  • §3.2.4 计算过程及仿真结果
  • §3.3 小结
  • 第四章 平面上球形粒子光散射计算
  • §4.1 平面上粒子的数理模型
  • §4.2 入射场及其展开项系数
  • §4.3 相互作用场的引入及推导
  • §4.3.1 直接散射场
  • §4.3.2 相互作用场
  • §4.4 散射总场的计算
  • §4.4.1 加上反射矩阵后的散射场的计算
  • §4.4.2 计算过程及仿真结果
  • §4.5 小结
  • 第五章 半球面上的散射场数据可视化
  • §5.1 数据可视化的流程及在OpenGL中的实现
  • §5.2 数据源的色彩量化
  • §5.2.1 数据格式
  • §5.2.2 数据的量化
  • §5.3 可视化过程的实现
  • §5.3.1 几何建模与数据对应
  • §5.3.2绘制过程
  • §5.3.3 可视化效果
  • §5.3.4 平面上粒子可视化图的指导意义
  • §5.4 小结
  • 第六章 双层球面及球壳空间内的可视化技术
  • §6.1 带半透明效果的双层球面的可视化
  • §6.2球壳空间内的直接体视化技术
  • §6.3 小结
  • 第七章 总结与展望
  • §7.1 本文的工作总结
  • §7.2 改进及对研究工作的展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 研究生在读期间研究成果
  • 附录A
  • 附录B
  • 相关论文文献

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