Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Отражение и преломление звука на.доменных шницаів сегнетоэлектриках (обзор) 13
І.І. Типы доменных границ и некоторые свойства доменной структуры сегнетоэлектриков 14
1.2. Общая постановка задачи отражения звука от границы двух пьезоэлектриков 17
1.3. Влияние доменных границ на распространение звука в сегнетоелектриках 22
1.4. Экспериментальные устройства использующие доменную структуру сегнетоэлектриков 25
ГЛАВА 2. Расчет кусшчесжх.характерисшк.ген/ханата.свршца и триглицинсульфата 30
2.1. Некоторые физические свойства.германата свинца 30
2.2. Расчет характеристик объемных волн в PisGe30n и TGS 37
2.3. Различие акустических характеристик противоположно направленных доменов кристалла РМеА , 51
2.4. Отражение звука от плоской доменной стенки германата свинца (расчет амплитудных коэффициентов отражения) 55
2.5. Отражение звука от плоской доменной стенки германата свинца (расчет энергетических .коэффициентов отражения) 73
2.6. Расчет скоростей поверхностных акустических волн в гоубЧЦ/ и /(* S. 75
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование влияния доменной структуры на распространение и излучение упругих волн в іерманате свинца. при комнатной температуре. 86
3.1. Описание экспериментальной установки 86
3.2. Особенности переключения доменной структуры кристаллов PSsG^On 92
3.3. Отражение звука от плоской доменной границы и прохождение звуковых волн через систему плоских границ 102
3.4. Излучение звука периодической доменной структурой 110
3.5. Изменение скорости и затухания звука в процессе переключения кристалла германата свинца при комнатной температуре 121
ГЛАВА 4. Исследование акустических характеристик германата свинца вблизи фазового перехода 132
4.1. Температурные особенности процесса переключения и рассеяния звука 132
4.2. Сравнение акустических характеристик поли-и монодоменных кристаллов при фазовом переходе 139
4.3. Генерация второй акустической гармоники про дольных волн в при фазовом пере ходе 141
ГЛАВА 5. Акустическая эмиссия при шрекшеши германата .свинца и тришщйнсульфата 154
5.1. Акустическая эмиссия в сегнетоэлектриках. (обзор) 155
5.2. Экспериментальная методика исследования акустической эмиссии 158
5.3. Временные и амплитудные характеристики процессов АЭ в PsGeAt ETG S , , . 162
5.4. Особенности одиночного акта акустической эмиссии при переключении сегнетоэлектрика . 171
Заключение 180
Литература
- Общая постановка задачи отражения звука от границы двух пьезоэлектриков
- Различие акустических характеристик противоположно направленных доменов кристалла РМеА
- Отражение звука от плоской доменной границы и прохождение звуковых волн через систему плоских границ
- Временные и амплитудные характеристики процессов АЭ в PsGeAt ETG S
Введение к работе
Взаимодействие звуковых волн с доменной структурой сегнето-электриков в настоящее время интенсивно исследуется как теоретически, так и экспериментально. На основе регулярных доменных структур в сегнетоэлектриках осуществлены разнообразные устройства акустоэлектроники такие, как управляемые линии задержки и резонаторы, различного типа фильтры, концентраторы энергии, акустические аттенюаторы, дефлекторы и волноводы. Возрастание интереса к проблемам практического использования сегнетоэлектрических доменных структур в акустоэлектронных приборах обусловлено удачным сочетанием свойств некоторых сегнетоэлектриков, синтезированных сравнительно недавно.
Интенсивно использующийся во многих устройствах акустоэлектроники кристалл Lif\/i03 является сегнетоэлектриком и также обладает доменной структурой, которая при комнатной температуре сильно заморожена, т.к. температура фазового перехода в LiMOjсоставляет 1210°С. Тем не менее существуют попытки использовать ростовую доменную структуру в этом и родственных ему кристаллах, как основу для различных акустоэлектронных приборов. Одним из главных недостатков таких кристаллов является невозможность перестройки их доменной структуры электрическим полем в обычных условиях.
Многообразие физических процессов и явлений происходящих при распространении и излучении звуковых волн в сегнетоэлектрических кристаллах, обладающих доменной структурой, делает исследование этих вопросов важным для развития фундаментальных основ физики твердого тела. Особенно интересными, с физической точки зрения, являются исследования изменения характеристик сегнетоэлектрических кристаллов при фазовых переходах (ФЇЇ) акустическими методами с учетом влияния на исследуемые характеристики существующей доменной структуры. Такие исследования к настоящему времени практически не проводились.
Успешно развивающиеся методы диагностики внутреннего состояния материалов эффективно используют явление акустической эмиссии, которая часто является единственным неразрушающим способом контроля, дающим информацию о единичных процессах происходящих в объеме исследуемого образца. Сочетание акустической эмиссии с другими методами исследования твердого тела дает существенно больше информации о природе внутренних физических процессов, что и определяет актуальность совместного развития таких исследований.
В данной работе проводится исследование влияния доменной
структуры реального кристалла на его акустические свойства. В качестве объекта исследования выбраны одноосные сегнетоелектрики германат свинца и триглицинсульфат (TCS).
Одноосный сегнетоэлектрик германат свинца был открыт в 1971г. и сейчас исследование свойств Рб9СелОп ведется по многим направлениям. Его доменная структура легко контролируется оптически и управляется сравнительно небольшими электрическими полями. Такие свойства обуславливают возможность создания в этом кристалле перестраиваемой доменной структуры заданной конфигурации. Регулярную доменную структуру в PosQe30Jt можно использовать как электроакустический преобразователь и как основу других акустоэлектронных устройств.
В работе исследовались акустические свойства хаотической доменной структуры образующейся в процессе переключения кристалла и искуственно созданной регулярной доменной структуры в виде одиночных и периодических плоских стенок. Оба типа структуры исследовались, с одной стороны, как пассивные элементы, влияющие на распространение звуковых волн (отражение и рассеяние звука), а с другой стороны - как активные излучатели звука. Так, изучалась генерация объевлной волны периодической системой доменных стенок в переменном электрическом поле и генерация звука хаотической доменной структурой при переполяризации кристаллов в постоянном электрическом поле ( акустическая эмиссия).
Для исследования возможностей применения какого-либо пьезо-электрика в устройствах акустоэлектроники необходимо знание его основных акустических характеристик, таких как фазовая и групповая скорость, коэффициент электромеханической связи и акустическая анизотропия кристалла, определяемая углом отклонения потока энергии от полновой нормали. Для широко используемых материалов такие характеристики рассчитаны и часто используются. В данной работе перечисленные параметры были рассчитаны в основных кристаллографических плоскостях для произвольного направления волнового вектора кристаллов PbGe,0n и TGS . Подобные расчеты для германата свинца были проделаны впервые, дляТілЬ акустические характеристики были получены другими авторами только для основных кристаллографических направлений. Полученные расчетные значения представляют интерес не только для данной работы, но могут быть полезны для прикладных исследований этих материалов.
Важной и актуальной задачей кристаллоакустики является задача отражения объемных акустических волн (ОАВ) от границы двух пьезоэлектриков произвольной симметрии. Ее решению посвящены многочисленные теоретические работы, в большинстве которых рассматриваются некоторые частные случаи. Общая постановка задачи рассмотрена во многих монографиях. Задача отражения ОАВ от доменной границы сегнетоэлектрика аналогична вышеуказанной, т.к.доменная граница есть граница раздела двух пьезоэлектрических сред, отличающихся друг от друга знаками некоторых пьезо- и упругих постоянных. В данной работе, исходя из известной общей постановки задачи отражения ОАВ, разработан алгоритм ее решения на ЭВМ для пьезоэлектриков произвольной симметрии. По данному алгоритму были проведены расчеты коэффициентов отражения от 180-градусной доменной стенки в Po G iUji , которые хорошо соответствуют экспериментальным результатам.
С целью предварительного исследования возможностей использования поверхностных акустических волн (ПАВ) в германате свинца и TQS были проведены, по известному алгоритму, расчеты значений скорости ПАВ в основных плоскостях
Наличие доменной структуры является одним из основных свойств сегнетоэлектриков. Обычно акустические исследования сегнетоэлектрических материалов проводятся в условиях, когда невозможно точно контролировать доменную структуру кристалла и ее изменения, что определяется трудностями наблюдения доменной структуры классических сегнетоэлектриков (сегнетова соль,7Чгс , ЬаТі \)ъ ). Хотя методы контроля доменной структуры довольно разнообразны, но большинство из них трудно, а иногда просто невозможно, осуществлять одновременно с акустическими измерениями. Поэтому, до последнего времени, экспериментальных работ такого плана практически не существовало. Наблюдение доменной структуры в PbsGeiUn (основной объект исследования работы) осуществляется в поляризационном микроскопе и этот метод успешно сочетается с акустическими измерениями. В данной работе практически все акустические исследования в Р$5 е3 0п выполнялись с одновременным наблюдением доменной структуры. Экспериментальная установка также позволяла проводить измерения в диапазоне температур, включающем точку ФП ( Т =I77°C). Это дало возможность иссле-дования акустических аномалий при ФП в образце с различными состояниями доменной структуры. Как нам известно, комплекс таких одновременных измерений до последнего времени не проводился.
Исследование процессов акустической эмиссии (АЭ) при пере-поляризации сегнетоэлектриков было начато в 1972 г., однако, в экспериментальных работах, посвященных этому вопросу анализируется, в основном, количество импульсов АЭ за один цикл перепо-ляризании при различных переполяризующих полях, практически не рассматриваются амплитудные и частотные характеристики всего процесса АЭ и не исследуется подробно отдельный импульс АЭ, что и было сделано в данной работе на примере сегнетоэлектриков и/Go. Проведено совместное исследование АЭ и эффекта Еаркгаузена в этих кристаллах, что позволило сделать выводы о природе АЭ и о закономерностях перестройки доменной структуры.
Резюмируя, вышеизложенное, можно сказать, что исследования распространения и излучения звука в полидоменных сегнетоэлектрических кристаллах хаотической и регулярной доменной структуры, представленное в данной работе, являются актуальной задачей акустики сегнетоэлектриков и представляют интерес, как с чисто физической, так и с прикладной точки зрения.
Работа состоит из пяти глав.
Общая постановка задачи отражения звука от границы двух пьезоэлектриков
Наличие доменной структуры в сегнетоэлектриках вытекает из условия шнимума свободной энергии сегнетоэлектрического кристалла, т.к. именно разбиение кристалла на области с различно ориентированными векторами спонтанной поляризации rs приводит к выполнению данного условия [l-8] . Существование нескольких типов доменных структур определяется симметрией высокотемпературной, параэлектрической модификации сегнетоэлектрического кристалла и направлением спонтанной поляризации. Сегнетоэлектрики, у которых вектора Ps в соседних доменах антипараллельны друг другу, имеют 180-градусную доменную структуру, а соответствующие доменные границы называются 180-градусными доменными стенками. 90-градусная доменная структура характеризуется перпендикуляра ным расположением векторов г$ в соседних доменах. Существуют также и другие менее распространенные типы доменных структур (границ), которые определяются по величине угла между векторами спонтанной поляризации в соседних доменах.
Рассмотрим кратко типы и свойства доменных структур наибо лее распространенных сегнетоэлектрических кристаллов. В исследуе мых нами одноосных сегнетоэлектриках может существовать только 180-градусная доменная структура, связанная с направлением оси спонтанной поляризации этих кристаллов. BTGS домены имеют чаще всего линзообразную форму размерами 1 мм, могут также существовать иглообразные домены. В PsejQr наблю даются цилиндрические домены произвольной конфигурации в плос кости нормальной оси спонтанной поляризации. Кристаллы сегнето вой соли и KDP тоже обладают 180-градусной доменной структурой, - 15 -однако в этих одноосных сегнетоэлектриках имеется две двойниковые оси, с которыми связаны два типа 180-градусных доменов. В сегнетовой соли это о- и С-домены, отличающиеся тем, что S-домены имеют стенки, параллельные плоскости (001), а С-домены - плоскости (010). В КЪР аналогичные домены связаны с плоскостями (100) и (010). Т.е. в сегнетовой соли и KDP 180-градусные доменные стенки могут быть ориентированны только в определенных кристаллографических плоскостях, тогда как в TG о и Pos Qe3 0п доменные стенки могут являться любой цилиндрической поверхностью с образующей параллельной полярной оси.
Широко известные кристаллы и LiTo. 03 являются одноосными сегнетоэлектриками, обладающими 180-градусной доменной структурой. Их доменную структуру можно формировать различным образом при выращивании кристалла. При этом возможно образование доменных стенок плоскость которых нормальна оси спонтанной поляризации ( Z ) и доменных стенок, плоскость которых параллельна оси Z ; наблюдаемая толщина доменной границы во втором случае намного меньше, чем в первом.
Сегнетоэлектрик титанат бария, который обладает различными параэлектрическими модификациями, может иметь одновременно несколько типов доменных структур: в тетрагональной модификации 180-градусную и 90-градусную; в ромбической 60, 90, 120 и 180 -градусную; в ромбоэдрической - 70-, 109- и 180-градусную структуру.
Методы визуажзации доменной структуры сегнетоэлектриков в настоящее время хорошо развиты и применяются для исследования статических и динамических характеристик доменных структур. Основными методами контроля доменной структуры являются: I) оптические методы использующие либо различия в направлениях погасания противоположных доменов, либо различие знаков оптической актив - ie ности в них, 2) метод электронной микроскопии, 3) пироэлектрический метод, 4) метод химического травления, 5) порошковые методы, 6) метод росы, 7) метод жидких кристаллов, 8) метод рентгеновской топографии.
Основными характеристиками доменных стенок являются ее толщина п. и энергия О . Оценки этих параметров доменных стенок проводились для различных сегнетоэлектриков многими авторами и наблюдается существенный разброс полученных значений ( подробную сводку оценочных значений и можно найти в f 3 J ). Но, несмотря на существующее расхождение величин, для всех сегнетоэлектриков характерна общая закономерность: толщина доменных стенок а в среднем составляет несколько постоянных решетки (243) и значительно тоньше, чем у ферромагнитных доменов, причем вектор спонтанной поляризации не вращается внутри стенки, как вектор намагничивания, а изменяется по модулю, проходя в центре стенки через нулевое значение; энергия доменной стенки на единицу площади, по порядку величины, соответствует: О Ю эрг/см .
Различие акустических характеристик противоположно направленных доменов кристалла РМеА
Рассмотрим различие акустических свойств противоположно ориентированных доменов кристалла германата свинца. Все приведенные в 2.2 расчеты акустических свойств данного кристалла соответствуют монодоменному образну, вектор спонтанной поляризации которого ориентирован в положительном направлении оси Z ( i$ ttuZ) и приведенные матрицы модулей С , Є , (2.1) соответствуют этому случаю. Для противоположно ориентированного домена (rsf/0Z) матрицы упругих, диэлектрических и пьезомодулей должны иметь несколько иной вид. Чтобы определить вид матриц С , Є и для противоположно ориентированного домена ( Р$ f і ОZ ), рассмотрим как происходит двойникование при переходе германата свинца из пара- в сегнетоэлектрическую фазу. В данном Случае имеет место переход из класса Ь , имеющий элементы симметрии ось третьего порядка и плоскость симметрии ( L$ Р ), в класс 3, имеющий элемент симметрии ось третьего порядка ( L$ ), т.е. с потерей плоскости симметрии. Такой случай реализуется изменением направления оси третьего порядка ( ось Z ) для противоположно направленного домена по сравнению с исходным доменом. Т.е.для получения упругих и пьезомодулей домена с обращенной спонтанной поляризацией (rsU0Z) необходимо в (2.1) учесть изменение знака оси - . Проводя несложный расчет, получаем матрицы упругих, пьезо- и диэлектрических модулей для такого доменного состояния:
Для кристалла с противоположно направленными доменами ( Ps tJ02 ) по матрицам (2.14) были проведены расчеты акустических характеристик,аналогичные приведенньті выше ( 2.2). Из срав - 53 нения полученных результатов были определены разности фазовых скоростей ОАВ в противоположно ориентированных доменах германа-та свинца для трех основных плоскостей в зависимости от направления волновой нормали. В плоскости ХОУ , которая является для кристалла германата свинца практически изотропной, различии между акустическими характеристиками противоположных доменов для трех типов волн обнаружено не было. В других плоскостях Z0X и ZOr разница акустических свойств противоположных доменов существует и особенно сильно выражена для плоскости Z0X .
На рис. 2.16-2.17 представлены величины разности фазовых скоростей в противоположных доменах при распространении ОАВ в плоскостях Z0X и Z0Y, как функции направления волновой нормали. Наибольшее различие в скоростях наблюдается при распространении медленной сдвиговой волны в плоскости Z0X ( для угла J = 45 А ах = 95 м/с (5,5$) ), но и для двух других волн в этой плоскости в определенных направлениях имеются довольно существенные различия скоростей ( 2 3%) в противоположных доменах. В плоскости Z0Y разницы скоростей значительно меньше, только для продольной волны AlJbjMt не превосходит 0,Ъ%, а для двух сдвиговых волн еще на порядок меньше. т.о. при распространении звука в плоскости существует значительная разница акустических свойств в противоположно ориентированных доменах для всех трех типов ОАВ, которая исчезает в направлениях, точно совпадающих с осями Z и Ї , Обнаруженная разница должна существенно влиять на распространение звука в полидоменных кристаллах, что будет рассмотрено экспериментально в третьей главе, и может быть основой построения устройств акустоэлектроники, использующих эту разницу акустических свойств противоположных доменов.
Задача нахождения разницы акустических свойств в противоположно ориентированных доменах решалась также и для кристалла TG8 , у которого осью спонтанной поляризации служит ось У , Для нахождения матриц С , 6 и противоположно ориентированного домена кристалла TG-S ( P$tl 0Y) необходимо учесть изменение знака оси У в ранее записанных матрицах (2.12-2.13), при этом матрицы упругости С и диэлектрической проницаемости своего вида не изменяют, а практически все ненулевые элементы матрицы Є изменяют знак. Т.е. два противоположных домена кристалла ТОг S тлеют одинаковые упругие свойства и отличаются только знаками некоторых элементов матрицы пьезоэлектрических свойств.Проведенные расчеты с измененной матрицей пъезомодулей и их сравнение с результатами для обычных пьезосвойств показали, что различий акустических характеристик для противоположных доменов при распространении всех трех типов волн в основных плоскостях X0Y, ZDX" , E0Y кристалла не существует.
Отражение звука от плоской доменной границы и прохождение звуковых волн через систему плоских границ
Определение амплитудных коэффициентов отражения от плоской доменной границы проводилось для двух образцов германата свища. Первый кристалл имел форму параллелепипеда толщиной л = 5,68 мм вдоль оси 2 и нормальной к оси Z , практически прямоугольной гранью со сторонами 10 мм (рис.3.6а). Второй -форму треугольной пластины толщиной 2,84 мм и площадью 1 сьг (рис.3.66). Углы падения на доменную стенку определялись геометрией образцов и соответственно составляли 45 и 55. Хотя данные утлы падения не оптимальными в смысле величины коэффициента отражения ( из рассмотрения полученных расчетных значений), но дают возможность точно фиксировать отраженные от стенки импульсы по времени задерики, которое изменяется при движении стенки параллельно самой себе. При монодоменизации образца отралсенные импульсы исчезают. Амплитудные коэффициенты отражения определялись по отношению отраженного сигнала с преобразователя 3 к проходящему с преобразователя 2 (см ис. 3.6) в отсутствии доменной стенки, с учетом затухания в образце. Измеряемые коэффициенты отражения сильно зависят от правильности ориентации доменной стенки, т.к. фронт отраженной волны должен быть параллелен плоскости приемного преобразователя 3. Точность ориентации должна быть не менее 0,5, что осуществлялось при помощи установки полевых электродов, формирующих доменную стенку, под микроскопом со специальной градуировочной " сеткой. При правильной ориентации отраженный импульс максимальный [77, 78] .
В случае падения на доменную стенку сдвиговой волны поляризованной в плоскости X0Y амплитудный коэффициент отражения волны одноименной поляризации, при угле скольжения J = 45 , составлял А = 0,05 ± 0,02 ( Ате0Р = 0,027), при У = 35 - А = 0,03 + 0,01 ( Ате0Р = 0,019); для отраженной волны измененной поляризации ( поляризация вдоль оси Z ) при J = 35 - А = 0,05 - 0,02 ( Ате0$ = 0,069), а в случае приема продольной волны, для двух экспериментальных углов падения, отраженного сигнала обнаружено не было, что хорошо согласуется с расчетными результатами, т.к. продольная отраженная волна в этом случае возникает при J cfi = 58 и существует при углах больших у. (см.гл.2, рис. 2.21).
При падении на доменную границу сдвиговой волны, поляризованной нормально плоскости падения (вдоль оси Z ) (рис.2,22, гл. 2), для отраженной волны той же поляризации ( У = 45) А = 0,040 ± 0,015 ( АтеоР = 0,025); для сдвиговой волны с измененной поляризацией ( в плоскости X0Y ) при «» = 35, А = 0,045 + 0,010 ( АтеР = 0,054).
В случаях падения на доменную границу продольной волны отраженная продольная волна была очень слабой для обоих углов паде-ния, при этом коэффициент отражения не превышал величины 2 10 ( АтеР = 2 КГ4).
Как видно из приведенных результатов, экспериментальный разброс величин коэффициентов отражения достаточно велик, т.к. величина А существенно зависит от факторов разориентации преобразователей и доменной стенки, а также от приклейки преобразователей. Сравнение полученных экспериментальных величин коэффициентов отражения с теоретически рассчитанными показывает, что для всех случаев отражения волн с поляризацией одноименной подающей волне, экспериментальные значения несколько выше расчетных, что можно объяснить наличием определенной эффективной толщины домен ной стенки, возникающей при ее установлении из-за неоднородности переполяризующего поля. Кроме того, как было- отмечено в 3.2, доменная стенка связана с системой внутренних напряжений и объемных зарядов, которые образуются при установлении доменной границы. Бее это может давать вклад в величину отраженного сигнала и не учтено в задаче отражения от бесконечно тонкой границы раздела между двумя противоположными доменами. Для отраженной волны с измененной поляризацией измеренные коэффициенты отражения несколько ниже расчетных, что, по-видимому,связано с различием в поляризации приемного преобразователя и отраженной квазипоперечной волны измененной поляризации, т.к. трудно произвести точную ориентацию приемного преобразователя для этой волны.
Полученные экспериментальные результаты по отражению Oiffi от плоской одиночной доменной стенки в РisQes0u дают основания говорить о возможности построения перестраиваемых линий задержи на ОАВ с использованием данного кристалла.
Временные и амплитудные характеристики процессов АЭ в PsGeAt ETG S
Таким образом, периодические доменные структуры в могут быть использования для генерации и приема объемных акустических волн. Такие структуры могут быть достаточно эффективными при увеличении до нескольких десятков количества доменных стенок. При соответствующих размерах электродов и толщинах образцов вполне возможно создание структур, возбуждающих звук на частотах 100 МГц. Система преобразователей акустически прозрачна при нормальном падении на нее упругой волны; меняя форму электродов, можно создавать фокусирующие и дефокусирующие системы. Важным является свойство относительно простой перестройки таких доменных структур. Также следует отметить, что скорость продольной волны в плоскости X0Y германата свинца равна 3.055 10 см/с, это значение меньше, чем скорость поверхностной волны в ниобате лития. Поэтому можно использовать данные доменные структуры для создания эффективных малогабаритных линий задержки.
Еще одно перспективное направление применения регулярной доменной структуры rosQeiOjj связано с ее частотными свойствами, на основе которых можно осуществлять различные типы фильтров на ОАВ ( что уже отмечалось в 1.4, гл. I). Частотную характеристику таких фильтров довольно просто задавать формой возбуждающего и приемного сплошных электродов ( широко известный принцип аподи зации), при этом можно ожидать хорошего соответствия между требуемой и получаемой экспериментально частотными характеристиками, т.к. система доменных стенок акустически прозрачна для Oiffi при нормальном падении. Изменение вида частотной характеристики можно производить с помощью установки соответствующим образом аподизированных полевых электродов. Для устройств, не требуі« -щих изменения частотной характеристики, ее форду можно непосредственно задавать видом конфигурации самой доменной структуры.
Исследование влияния процессов переполяризации кристаллов германата свинца на акустические характеристики (скорость и затухание) данного сегнетоэлектрика проводилось на установке, описанной в 3.1. В данном случае использовались сплошные электроды и переполяризация одновременно происходила во всем кристалле; образующаяся доменная структура являлась хаотической.
Экспериментально исследовалось изменение скорости и затухания продольных и поперечных волн в образце германата свинца размерами 10 х 10 х 5 мм3, две грани которого были нормальны к оси 2 , а плоскости параллельные оси Z составляли соответственно 30 X и 30 Y . Точность ориентации образца вдоль оси 2. 1, плоскопараллельность граней 30", поверхности были обработаны до оптической прозрачности.
Первоначально исследовалось влияние переключения образца на распространение продольных и сдвиговых волн в плоскости X0Y , вектор волновой нормали которых, составлял угол 30 с осью Y . Перед проведением измерений образец монодоме визировался приложением напряжения 3 кВ с источника питания ВС-23. Затем полярность напряжения менялась и выход ВС-23 подключался к описанной схеме формирования высоковольтных импульсов ( см. рис. 3.2). С помощью ручного запуска генератора Г5-І5 на образец подавались одиночные переполяризующие импульсы. За время кадцо-го импульса происходило частичное переключение поляризации в кристалле. После этого измерялось значение затухания d- и эф -фективной фазовой скорости распространения звука if , соответствующих данному состоянию доменной структуры образца, в зависимости от доли вновь образующихся доменов ( по площади). Эта площадь » определялась по фотографиям доменной структуры в каждой экспериментальной точке. На рис. 3.12а (кривая I) показано изменение затухания продольной волны. Как видно из рисунка, в процессе переполяризации наблюдалось увеличение затухания в полидоменном состоянии, в конечных точках затухание было почти одинаковым. Как показали измерения, сделанные по фотографиям доменной структуры, в области максимального затухания общая длина доменной границы L максимальна ( рис. 3.126). При дальнейшем увеличении о домены начинают сливаться, длина границы, а следовательно и затухание, уменьшается.
Точный расчет віща угловой зависимости затухания «((В) в плоскости нормальной полярной оси полидоменного кристалла P8sG%0it очень сложен из-за анизотропии его упругих и пьезоэлектрических свойств, статического характера процесса переполяризации и доменной структуры. Произведем лишь грубую качественную оценку рассеянной на одиночном цилиндрическом домене энергии продольной звуковой волны.
