Способ контроля внутренних механических напряжений в кристаллах смешанных сегнетоэластиков Советский патент 1987 года по МПК G01N27/83 

Наобротение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения мехап1 ческих свойств сегнетоэласти- ков методоЯ эффекта Баркгаузена.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет использования взаимосвязи сегнето- упругой и диэлектрической вязкостей кристалла с его структурными параметрами.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ контроля; на фиг,2 - временные зависимости числа скачков Баркгаузена при поляризации электрическим полем напряженностью Е (кривая г) и при приложенной механической нагрузки (кривая и ) величины 6.

Устройство содержит кристалл 1, помещенный в держателе 2 и закрепленный на опоре 3 с помощью элемента 4 создающего одноосные механические напряжения, источник 5 тока, соеди- ненный с помощью металлических электродов 6, нанесенных на плоскости (001) кристалла } вакуумным напылением. Блок 7 измерения и сопротивление 8, вк.пиоченное последовательно в цепь электродов 6 кристалла Блок 7 измерения включен параллельно сопротивлению 8. Внешние механические напряжения прикладываются к плоскостям 9 (ЮО) или (010) кристалла 1,

Способ осуществляют следующим образом.

Кристалл 1 молибдата гадолиния помещают в держатель 2, К плоскостям 9 кристалла 1 с помощью устройства 4 прикладывают одноосные механи ческие напряжения, которые вызывают перестройку доменной структуры кристалла и появление импульсов Баркгаузена, Последние снимаются электродами 6 и приводят к изменению тока через сопротивление 8, включенное последовательно с кристаллом 1. С сопротивления 8 импульсы напряжения подаются на блок 7 измерения. Затем от источника 5 тока на электроды 6 подают переменное электрическое поле, которое приводит кристалл 1 в деполяризованное состояние. Далее от источника 5 тока на электроды 6 кристалла подают постоянное электрическое поле, которое вызывает перестройку доменной структуры кристалла сопровождающуюся импуль

сами Баркгаузена,эти импульсы регистрируют блоком 7 измерения.

По кривым временной зависимости числа импульсов Баркгаузена {фиг.2) определяют значения диэлектрической вязкости (5 и сегнетоупругой вязкости f используя выражения

Ч

-«(-,)

(1)

(2)

где N - общее число импульсов Баркгауэена;

N - число импульсов, соответствующее времени t ; N - число импульсов, соответствуюр1;ее времени t . При этом вьпюлняется равенство

(3/ Jl Е/ег.,

Поскольку величины (3 и у являются структурными характеристиками переключательных свойств кристалла в электрическом поле и под воздействием механических напряжений, то внутренние напряжения б в, определяют из выражения

30

v

$

(3)

35

40

45

Пример, К кристаллу 1 дата гадолиния размерами

молиб- 1 мм

в направлении (00) к плоскости 9 прикладывают внещние механические напряжения 6 1,2 кН-см , С помощью зависимости 1 (фиг.2) по формуле (2) находят значение коэффициента сегнетоупругой вязкости молибдата гадолиния )f 23 кН. С.-см .

К кристаллу 1 молибдата гадолиния в направлении (001) прикладывают переменное электрическое поле Е 1 кБ- см , которое приводит его в деполяризованное состояние. Затем к.кристаллу 1 прикладьшают в направлении (001) постоянное электрическое поле Е 3,5 кВ СМ . С помот:ью зависимости 1 (фиг.2) по формуле (l) находят значение коэффициента диэлек5Q трической вязкости молибдата гадоли- НИН (2 80 кВ-с-см . Далее находят отношение /ti 3,5 В.-см. . Согласно выражения (З) находят возникщие в кристалле внутренние механические

напряжения ff 1 кН. .

Контроль внутренних механических напряжений позволяет предотвратить разрушение кристаллов смещанных сегнетоэластиков, что снижает процент брака в технологическом процессе их

изготовления.

Фор м у ла изобретения

Способ контроля внутренних механических напряжений в кристаллах смешанных сегнетоэластиков, заключающийся в том, что кристалл деполяризуют переменным электрическим полем, поляризуют постоянным электрическим . полем напряженности Е в кристалло- гр-афическом направлении (001) и регистрируют временную зависимость импульсов Баркгаузена, по которой определяют коэффициент диэлектрической вязкости кристалла, о т

личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, предварительно к кристаллу прикладывают внешние механические напряжения в кристаллографическом направлении (100) или (01О), регистрируют временные зависимости числа импульсов Баркгаузена при разных приложенных напряжениях, по которым определяют коэффициент сегнетоупру- гой вязкости f , а величину внутренних напряжений (5,. в кристалле опреЕ ГТ

деляют из выражения

15

& Eм

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для оценки внутренних механических напря :ений методом эффекта Баркгаузена и предназначено для использования преимущественно в приборостроении. Целью изобретения является расширение функцио- i нальных возможностей способа путем получения возможности определять внутренние механические напряжения в кристаллах сметанных сегнетоэлас- тиков. К кристаллу прикладывают механические напряжения, деполяризуют переменным электрическим полем, затем поляризуют постоянным электрическим полем Е, регистрируют временные зависимости числа импульсов Баркгаузена, возникших под воздействием электрического поля и внешних механических напряжений, по которым определяют отношение диэлектрической вязкости к сегнетоупругой вязкости |3/у кристалла и рассчитывают возникшие в кристалле сегнетоэлектрика- сегнетоэластика внутренние механичеS (Л ские напряжения i 8и из выражения 2 ил.

fPu2.1

20 60 во tC fPU2. 2