Способ измерения поперечных ультразвуковых колебаний в монокристаллах

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В МОНОКРИСТАЛЛАХ, заключающийся в том, что в качестве отражающей плоскости для рентгеновских лучей используют кристаллографическую плоскость образца, составляющую с вектором поляризации ультразвука угол, близкий к 90 , облучают образец рентгеновским пучком и ультразвуком так, что волновой вектор ультразвука лежит в плоскости падения рентгеновского пучка, а угол падения последнего равен углу Брег-, га, измеряют И11тенсивность прошедшего через образец отраженного рентгеновского излучения в отсутствии и при наличии ультразвукового облучения, по которым определяют амплитуду поперечных ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности , угол (f между волновьм вектором ультразвука и отражающей плоскостью выбирают из условия Вц где угол Bperraf/ где Я - дпина волны рентгена i d - межгшоскостное расстояние, длину рентгеновского излучения выбирают равной 42a(u4,)|Vp. /FH/ где Ь -ifn ГТ)С S - заряд электрона; (О m - масса электрона; С - скорость света; Я - объем элементарной ячейки; цструктурный фактор отражения - межполостное расстояние , flg- длина волны ультразвука, а амплитуду поперечных ультразвуковых колебаний определяют из выражения где амплитуда поперечных ультразвуковых колебаний ; С| - угол между вектором поляризации ультразвука и нормалью к отражающей плоскостиJ - длина экстинкции рентгеновских лучей; 1 - коэффициент линейного поглощения рентге-. новских лучей;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Pr -- -. г

ОПИСАНИЕ ИЗ06РЕТЕНИЯ

- Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ =2) ({+ФД S .Q ), где 6 1 к

Ь= — — „ ас

11 е

7icoeg

cos 81) е.— 1 .1 где амплитуда поперечных ультразвуковых колебаний; угол между вектором поляризации ультразвука и нормалью к отражающей плоскости, длина экстинкции рентгеновских лучей; коэффициент линейного поглощения рентге-, новских лучей (21) 3771398/25-28 (22) 11.07.84 (46) 30. 11.85. Бюл. У 44 (71) Институт физики твердого тела

АН СССР (72) И.P. Энтин, Н.П. Кобелев и

Я.M. Сойфер (53) 620. 179. 16 (088.8) (56) Fox G.W., Carr Р.Н. The effect

of piezoelectric osa33ation on the

intensity of x-Ray tefFections

from Anartz. — Phys Reo. 1931, v. 37 р. 1622-1625.

Lazara К., Layas I N Layas А. х-Рау measurement of an uFirasonic wave amplitude in à Crystal.—

J. Acoust. Soc. Am, 1975, ч. 58, р. 471-474. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В

M0E10KPHCTAËËÀÕ, заключающийся в том, что в качестве отражающей плоскости для рентгеновских лучей используют кристаллографическую плоскость образца, составляющую с вектором поляризации ультразвука о угол, близкий к 90, облучают образец рентгеновским пучком и ультразвуком так, что волновой вектор ультразвука лежит в плоскости падения рентгеновского пучка, а угол падения последнего равен углу Брегга, измеряют интенсивность прошедшего через образец отраженного рентгеновского излучения в отсутствии и при наличии ультразвукового облучения, по которым определяют амплитуду поперечных ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точносA (19) (1)) (ю 4 С 01 Н 29/04 ти, угол между волновьм вектором ультразвука и отражающей плоскостью выбирают из условия &р (f C — p .10 ф где 8 yFnn Брегга 1 г 1 )

„0 агсМн где A — длина волны рентгена, о — межплоскостное расстояние, длину рентгеновского излучения выбирают равной — заряд электрона, m — масса электрона;

С вЂ” скорость света;

Я вЂ” объем элементарной ячейки;

"„ — структурный фактор отражеI ния)

" — межполостное расстояние;

Ч в- длина волны ультразвука, а амплитуду поперечных ультразвуковых колебаний определяют из выражения

1 — толщина образца

1 и I„ — измеренные интенсивности при отсутствии и наличии н образце ультразвукового облучения.

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано при измерениях затухания ультразвуковых волн в монокристаллах, при определении распределения плотности акустической энергии в образцах при исследовании дифракции и инетерференции ультразвуковых волн.

Цель изобретения — повышение точности измерения поперечных акустических колебаний в монокристаллах.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа измерения поперечных акустических колебаний в монокристаллах.

На чертеже приняты следующие обозначения: образец 1; отражающая плоскость 2; плоскость 3 падения рентгеновского луча; направление 4 волнового вектора ультразвука, направление S вектора поляризации ультразвука; нормаль 6 к отражающей плоскости пуска; направление 7 падения рентгеновского луча, отраженный 8 и преломленный 9 рентгеновские пучки; источник 10 рентгеновского измерения, приемники 11 рентгеновского измерения; угол (между нормалью к отражающей плоскости и вектором поляризации ультразвука, угол у между волновым вектором ультразвука и отражающей плоскостью; угол 9 падения рентгеновского пучка на отражающую плоскость (угол

Брегга).

Способ измерения поперечных ультразвуковых колебаний в монокристаллах реализуется следующим образом.

Монокристаллический образец подготавливают для возбуждения в нем ультразвуковых колебаний, для чего противоположные его поверхности изготавливают плоскопараллельными (с точностью 1 мк/см), и к одной из них приклеивают пьеэопреобразова2 тель (не показан) . Образец 1 помещается в рентгеновскую установку.

После подачи на пьезопреобраэователь напряжения от ультразвукового генератора (не показан) в образце 1 возбуждаются ультразвуковые колебания, заданным образом ориентированные относительно кристаллографических осей монокристалла. Отражающую плоскость 2 для рентгеновского пучка выбирают иэ условия в, 10

10 где . Ф

Р 23

45 д (cog9p 3о )2

7 cosy> p" p4 3„J

6 - угол Брегга;

9 — длина волны рентгена — межплоскостное расстояние. с)—

Выбирают длину волны рентгеновского излучения такой, чтобы длина волны ультразвука совпадала с длиной экстинкции рентгеновских лучей в, образце. Измеряют интенсивность прошедшего через образец 1 рентгеновского излучения при наличии и отсутствии поля в образце 1. Если в кристалле нет искажений кристаллической структуры, то при отсутствии в нем ультразвуковых колебаний наблюдается эффект Бормана, т.е. интенсивность прошедшего рентгеновского излучения велика даже если,р 4 » 1 (p коэффициент линейного положения рентгеновских лучей в материале, t — толщина образца). Если в образце 1 присутствуют ультразвуковые колебания, они вызывают искажение кристаллической решетки, что приво40 дит к уменьшению интенсивности прошедшего рентгеновского излучения.

Амплитуду ультразвука определяют по соотношению

1195240 где

Составитель К. Леонов

Редактор С. Лисина Техред M.Ëàðoöàé Корректор М. Самборская

Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7409/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 где — амплитуда смещений в ультразвуковой волне;

Ч вЂ” угол между вектором поляризации ультразвука и нормалью к окружающей плоскости; и — длина экстинкции рентгеновских лучей

I и I„ — измерение интенсивности при отсутствии и наличии ультразвуковых колебаний.

При совпадении длины волны ультразвука с длиной экстинкции рентгеновских лучей в образце наблюдается резонансное подавление ультразвуковыми колебаниями эффекта Бормана, т.е. резонансное отношение I„ / I,, при = причем q =Zg(1«g -1/2 т

8 — заряд электрона; п — масса электрона;

С вЂ” скорость света, Я вЂ” объем элементарной ячейки;

5 Гн — стРуктуРный фактор отражения, h длина волны ультразвука.

При этом чувствительность интенсивности прошедшего рентгеновского излучения к амплитуде ультразвука оказывается в резонансе на 1-3 порядка выше, чем в случае нерезонанса.

Условие малости угла (необходимо потому, что только в этом случае

15 резонансное подавление наблюдается при Ф = о.

Изобретение позволяет увеличить чувствительность способа измерения поперечных ультразвуковых колебаний

20 на монокристаллах на 1-2 порядка и тем самым фиксировать амплитуду смещений в ультразвуковой волне порядка - 1,10 см.