El esparcimiento de la luz ha sido utilizado como método de caracterización de materiales o rugosidad de superficies en muchas áreas. Se ilumina el material con luz y se mide el patrón de esparcimiento arriba de la superficie. En la literatura, generalmente se ha medido el esparcimiento utilizando un haz incidente grande (del orden de cm) para superficies con escalas de rugosidades del orden de micras. Este tipo de medición da un patrón de esparcimiento que es algún tipo de patrón promedio debido a la rugosidad superficial dentro del haz de iluminación, no da información sobre variaciones de rugosidad de un punto a otro de la parte iluminada de la superficie, o de una parte de la muestra en particular (por ejemplo un segmento de la ala de una mariposa). Esto puede ser importante en algunas aplicaciones, por ejemplo en la prueba no destructiva de circuitos impresos, en donde una estructura impresa puede estar junto a una parte plana, sin estructura, y el esparcimiento es muy diferente para la estructura y la parte plana. En la literatura, se han reportado instrumentos para medir el patrón de esparcimiento con un punto de iluminación de 40 micras de tamaño con luz incoherente. La utilización de luz incoherente es importante, porque quita el efecto de speckle (o moteado) de la patrón de esparcimiento y permite obtener patrónes suaves de luz. La propuesta en este proyecto es utilizar luz coherente, con un punto de iluminación de tamaño alrededor de 40 micras o menos. El patrón de esparcimiento tendrá información sobre la parte de la superficie iluminada, y el patrón de speckle puede ser promediado (suavizado) utilizando una lente en frente del detector, y/o acercando el detector a la superficie. Adicionalmente, proponemos utilizar medición de polarización a través de retardadores variables de cristales líquidos, para obtener más información sobre el proceso de esparcimiento. En particular investigaremos los elementos de la matriz de Mueller fuera del diagonal que deben ser más sensibles a pequeños variaciones en la superficie. Para realizar pruebas con ésta técnica utilizaremos superficies patrón para crecimiento de estructuras nanométricas del grupo de materiales y nanotecnología del CCADET, que tienen escalas de rugosidad alrededor de decenas a centenas de nanometros.

Este proyecto se enfocará en dos aspectos del problema de esparcimiento en superficies rugosas. El primero es en una medición de la luz esparcida en una superficie rugosa utilizando un punto de iluminación más pequeño que el tamaño reportado en la literatura. Se propone un tamaño de haz de alrededor de 40 micras, que es lo que se ha publicado en la literatura para aplicaciones biológicas. El experimento incluirá la medición de la polarización a través de retardadores variables de cristal líquido para obtener la matriz de Mueller del proceso de esparcimiento. Los resultados experimentales obtenidos con este equipo serán originales y mostrarán la potencial de la técnica para extraer información sobre la superficie y el material del cual está hecha. Paralelamente, se continuará con el desarrollo del método de cálculo de Kirchhoff para el problema vector-electromagnético. Se modelarán las superficies de prueba, que son superficies patrón para estructuras nanométricas, se programarán en la computadora y se calcularán los patrones de esparcimiento para comparar con los resultados experimentales. Se espera validar las mediciones y obtener información sobre variaciones de la rugosidad sobre las superficies como resultado de estos cálculos. Estos cálculos serán originales y contribuirá a aumentar el conocimiento en esta área.