Способ возбуждения акустических колебаний

Способ возбуждения акустических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.03.76 (21) 2344323/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет — . (11 j "569979- ---=1 (51) М. Кл. G01 V 1/02

В06В 1/00

Государственный комитет

Совете Министров СССР по делам иэосретений и открытий (43) Опубликовано 25.08,77. Брллетень №31 (53) УДК 550.834(088.8 (45) Дата опубликования описания 09.12.77 (72) Автор. изобретения

Г. А. Говор

Институт физики твердого тела и полупроводников

АН Белорусской ССР (71) За явитель (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к способам возбуждения акустических колебаний в твердом теле под воздействием световых импульсов заданной частоты и может быть использовано в различных оптикоакустических системах.

Известны способы возбуждения акустических колебаний в виде магнитоупругих волн при переегничивании ферромагнетика внешним магнитным полем (1 J Изменение намагниченности ферромагнетика вследствие магнитострикционного эффекта приводит к изменению размеров последнего, в результате чего в кристалле возникает магнитоу пругая волна. Однако, возбуждаемые при этом акустические колебания имеют низкую интенсивность.

Наиболее близким по своей сущности к изобретению является способ возбуждения акустических волн в твердом теле путем воздействия световыми импульсами на поверхностный слой тела (2). В этом способе лучистый нагрев поверхностного слоя твердого тела световым импульсом приводит к его тепловому расширению. По окончании светового импульса наблюдается обратный процесс-сжатие поверхностного твердого тела при его охлаждении. В результате изменения размеров поверхностного слоя в твердом теле возбуждаются акустические колебания.

Недостатком этого способа возбуждения акустических колебаний при воздействии световых импульсов определенной частоты является необходимость создания световых импульсов с высокой плотностью энергии, которая обычно составляет

10 — 10" вт/см, Такие световые импульсы могут генерировать только лазеры.

Цель изобретения — снижение пороговой плотности потока энергии световых импульсов.

Достигается это тем, что в качестве тела воздействия используют кристаллическую пластину иэ сплава на основе арсенида марганца эквиатомного состава. Кроме того воздействию подвергают поверхность пластин, параллельную базисной плоскости (002) .

Предлагаемый способ возбуждения акустичес. ких колебаний основан на использовании явления нетеплового перехода из ферромагнитного состоя- ния в парамагнитное, наблюдаемое в арсениде марганца эквиатомного состава под воздействием световых импульсов видимой области спектра.

При таком переходе происходит уменьшение объе ма кристаллической решетки, равное для эквиат чного арсекилл марганца Ьг/г = 2%..В результате

569979 в образце возникает магнитоупругая волна, распространяющаяся вместе с процессом фазового пере. хода вглубь образца. После окончания светового импульса происходит релаксационный процесс возврата в первоначальное ферромагнитное состояние.

При этом происходит расширение образца — увеличение его удельного объема. Таким образом, при прямом переходе из ферромагнитного состояния в паромапппное под воздействием светового импульса и обратном переходе в исходное ферромагнитное состояние после снятия светового импульса в пластине возбуждается акустический импульс колебаний.

Минимальная плотность потока энергии активации магнитного фазового перехода в арсениде мар15 ганца световыми импульсами видимой области спектра составляет 0,01 — 0,1 вт/см . Следовательг но, при этой энергии в поли-или монокристаллической пластине арсенида марганца возникают упругие акустические колебания.

В поликристаллических пластинах арсенида марганца эквиатомного состава процесс распространения оптического магнитного фазового перехода имеет изотропный хорактер. Возникающие при этом переходе акустические колебания также .являются изотропными.

Для монокристачлических пластин фазовый оптический переход развивается в кристаллографичес- 30 ком направлении (002). Именно в этом направлении возникают максимальные акустические колебания при воздействии световых импульсов. В других кристаллографических направлениях в этом случае возникают малые акустические колебания или они 3s вообще отсутствуют.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа заключается в проведении исследования акустических колебаний в поли- и монокристалических пластинах арсенида марганца эквиатомно- 40 го состава при воздействии световых импульсов видимой области спектра с плотностью потока энергии 0,01 — 0,1 вт/см . При этом площадь поверхности пластин составила 1 см при толщине 0,5 — 1 мм.

На одну из поверхностей пластины наклеивался пьезодатчик из сегнетокерамики Hcf основе титаната бария. Размер датчиков, использовавшихся при исследовании, составлял 0,2 мм толщиной и 5-мм длиной. На свободную от пьезодатчика поверхность пластины воздействовали при нормальных условиях световыми импульсами с плотностью энергии

0,01 вт/см .

На фиг. 1 приведены формы наблюдаемых импульсов светового 1 и акустического 2. Дтп;тельность развертки осциллографа — деление соответственно 50 мксек. Световой импульс измерялся фотоэлементом СЦ — 51, сигнал с которого подавался на один из входов двухлучевого осциллографа CI — 17. На второй вход осциллографа подавался сигнал с пьезодатчика.

На фиг. 2 приведены формы импульсов акустических колебаний, наблюдаемых при воздействии одинаковых по форме и энергии световых импульсов и использовании идентичных датчиков акустических колебаний в монокристаллической пластине

3 с поверхностью, параллельной базисной плоскости (002), в монокристаллической пластине 4, параллельной плоскости (110), и поликристаллической пластине 5. Из сравнения импульсов видно, что

MRKcHMRJIbHbIH акустический импульс возникает в монокристаллической пластине, поверхность которой параллельна базисной плоскости (002) .

Таким образом, применение предлагаемого способа возбуждения акустических колебаний в твердом теле позволяет снизить плотность потока энергии световых импульсов с 10 — 10 вт/см до

10 — 1К вт/см .

Использование способа возбуждения акустических колебаний в различных оптикоакустических системах дает возможность преобразовать световые импульсы с плотностью потока энергии

10 — 10 вт/cM в акустические импульсы колебаний.

Формула изобретений

1. Способ возбуждения акустических колебаний в твердом теле путем воздействия световыми импульсами на поверхностный слой тела, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью снижения пороговой плотности потока энергии световых импульсов, в качестве тела воздействия используют кристаллическую пластину из сплава на основе арсенида марганца эквиатомного сплава.

2. Способ по п.1, о тл и чающий ся тем, что воздействию пЬдвергают поверхность пластины, параллельную базисной плоскости (002) .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Физика магнитных диэлектриков, М., "Наука", 1974, стр.284.

2. Гутфельд P., Физическая акустика "Мир", т.5, 1973, стр.267.

569979 д л/0 < сеи

Составитель Л. Солодилов

Техред Н. Бабурка корректор А. Власенко

Редактор Е Гончар

Заказ 3046/38

Филиал ППП "Патент" ° r. Ужгород, ул. Проектнан, 4

Тираж 717 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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