Способ контроля пьезоэлектриков по знаку кристаллографической оси Советский патент 1988 года по МПК G01R29/22 

4;

00 (UD

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для контроля и маркировки пьезо- элементов, а также пьезоэлектрических монокристаллов. Целью изобретения является упрощение способа, что достигается за счет сокращения количества измерений. Устройство, реализующее способ, содержит исследуемый образец 1, металлический звукопро- вод 2, электрод 3, генератор 4 электрических импульсов, приемный пьезо- преобразователь 5, усилитель 6 и ос- циллограф 7. Согласно способу на звукопровод 2 помещают образец с известным знаком кристаллографической оси. Затем приводят в соответствие полярность первого акустического импульса с известным знаком оси, например положительный импульс соответствует указанному направлению оси на чертеже, и проводят исследования неизвестных образцов. Образцы помещают на алнминиевый звукопровод при помощи акустической склейки и возбуж- § дают электрическим импульсом. Последовательность выполняемых операций и параметры формируемых импульсов приводятся в описании изобретения.3 ил.. сл

uff

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для контроля и маркировки пьезоэле- ментов, а также пьезоэлектрических монокристаллов.

Цель изобретения - упрощение способа путем сокращения количества измерений .

На фиг.1 приведена блок-схема ус- тановкй для определения знака кристаллографической оси пьезоэлектриков; на фиг.2 - временные зависимости амплитуд возбуждающего электрического поля E,j, и напряжения U, снимаемого с приемного пьезопреобразова- теля, при подаче электрического импульса с крутым фронтом, на фиг.З - то же, при подаче электрического импульса с фронтом, время нарастания ко торого сравнимо с временем переходного колебательного процесса исследуемого образца.

Установка содержит исследуемый образец 1, металлический звукопровод 2, электрод 3, генератор 4 электрических импульсов, приемный пьезопреобразова- тель 5, усилитель 6 и осциллограф 7. На фиг,2 показаны электрический импульс 8 с крутым фронтом, импульс 9 наводки, акустические импульсы 10 и 11 и акустические импульсы 12 и 13 противоположной полярности. На фиг.З приведены электрический импульс 14 с пологим фронтом и сигнал 15 упру- гого отклика.

Исследуемый пьезоэлектрический образец 1 расположен на поверхности металличе.ского звукопровода 2, между ними обеспечен акустический контакт, например, при помощи силиконового масла или салола. На другой поверхности образца находится электрод 3, при этом исследуемая ось перпендикулярна поверхности электрода и зву- копровода. С генератора 4 электрических импульсов на электрод 3 подаются электрические импульсы с крутым передним фронтом, время нарастания которого много меньше времени переход50

ного колебательного процесса в исследуемом образце (длительность фронта не более 0,1 мкс, длительность импульса не менее 30 мкс).Общим электродом является поверхность металлическо-- го зпукопровода. В момент подачи на образец фронта электрического импульса 8 с его верхней и нижней граней генерируются импульсы объемных акус

5 0

5 0 5

0 5

0

тических волн (ОАВ) соответствующего типа (в зависимости от пьезопостоян- ных образца). После прохождения звукопровода импульсы ОАВ принимаются пьезопреобразователем 5 и через усилитель 6 (при достаточной величине сигнала с пьезопреобразователя 5 усилитель 6 может не использоваться) подаются на вход осциллографа 7.

Крутой передний фронт электрического импульса 8 задает импульс 9 наводки, за которым следуют акустические импульсы 10 и 11 от нижней и верхней граней образца. При другой полярности исследуемой оси полярности акустических импульсов имеют противоположную полярность (12 и 13), что и позволяет определять знак данной кристаллографической оси.

Для проведения измерений необходимо первоначально провести калибровку установки. С этой целью на звукопровод помещают образец с известным знаком кристаллографической оси, который можно определить с помощью рентгеновской установки (для сегнетоэлект- рических образцов можно задавать знак оси, монодоменизируя его в высоковольтном электрическом поле известной полярности). Далее ставят в соответствие полярность первого акустического импульса с известным знаком оси, например, положительный импульс соответствует указанному направлению оси на фиг.1, и проводят исследования неизвестных образцов.

Пример. Исследуются знаки кристаллографических осей кристаллов германата свинца (Pbj-Ge G,,) и три- глицинсульфата (TGS). Образцы имеют плоскопараллельные грани, нормальные полярной оси. Толщина ,, (d,) равна 4,1 мм, толщина TGS Cd) равна 9,2 мм. Образцы помещаются на алюминиевый звукопровод длиной 1 3,35 см при помощи акустической склейки (салол) и возбуждаются электрическим импульсом амплитудой 20 В, длительностью 0 мкс., длительностью переднего фронта tm 0,1 мкс. Приемный пьезопреобразователь - керамика ЦТС с резонансной частотой f 5 МГГц.

Предварительно была проведена калибровка установки по образцу TQS, имевшему ось известной полярности,которая задавалась помещением образца в постоянное электрическое поле Е 0,2 - 0,4 кВ/см. При положительной

полярности первого акустического импульса плоскость исследуемого образца, прилегающую к звукопроводу, маркируют знаком Ч..

Формула изобретения

Способ контроля пьезоэлектриков по знаку кристаллографической оси, основанный на возбуждении акустических волн и сравнении параметров акустических волн с параметрами волн,прошедших через образец с калиброванной полярной осью, отличаю щи й

с я тем, что, с целью упрощения способа за счет сокращения количества измерений, возбуждают объемные акустические импульсы в исследуемом образце электрическим импульсом, фронт которого много меньще времени переходного колебательного процесса исследуемого образца, а знак кристаллографической оси исследуемого образца определяют сравнен1гем полярностей объемных акустических импульсов исследуемого образца и образца с калиброванной полярной осью.

П

риг.2

дзиз.Э