Способ определения параметров электрооптических кристаллов Советский патент 1989 года по МПК G01N21/21 

Изобретение относится к области бесконтактного контроля качества электрооптических, в том числе фоточувствительных, кристаллов, применяемых в качестве основного элемента различных оптоэлектронньк устройств.

Цель изобретения - уменьшение длительности, трудоемкости и упрощение процесса измерения параметров кристаллов .

На чертеже представлена временная диаграмма изменения интенсивности света при зарядке кристалла в поле коронного разряда и характерные точки в ней ( t t - время, в течение которого интенсивность зондирующего света падает от значения Ijj до 1 ; tj,- t5 t./ - время полу- .спада интенсивности зондирующего света после экспозиции активной подсветкой; At 10 с).

Способ контроля параметров элект- рооптических кристаллов осуществляют следующим образом.

Регистрируют интенсивность I неактивного для кристалла света, прошедшего через систему, состоягдую из двух скрещенных поляризаторов и кристалла между ними, по отношению к интенсив-- ности света, прошедшего через систему при параллельных поляризаторах 1.

На параллельных гранях электрооптического кристалла, например Bi,, GeOjoB направлении падающего поляризованного неактивного излучения создают разность потенциалов U в поле -положительного и отрицательного коронного разряда. Напряжение

сл

о о

Од 00

ю

на коронирующих электродах возраста-- ет по линейному закону и автоматически отключается при достижении максимального значения интенсивности света, прошедшего через систему: I ,,, что соответствует создание на поверхностях кристалла разности потен циалов, близкой по значению к полуволновому напряжению U,., для данной длины волны зондирующего света

I,.У )

1(11

(I)

где Л t Е Кинетика спада интенсивности неактивного зондирующего света после выключения коронирующего напряжения определяется законом спада потенциала на кристалле, |Время релаксации потенциала определяется эффектив- ным удельным сопротивлением р емкостью кристалла,что позволяет провести оценку эффективного удельного сопротивления следующим образом,

. (2)

E-So-ln и,/и,г интервал времени, за который потенциал на кристалле падает от максимального значения до U ; диэлектрическая постоянная кристалла; ео 8,85-10- ф/м.

Используя формулу (1), выразим через регистрируемые величины интенсивности света. Тогда формула (2) приобретает вид

- ттгг Ьг ГГТТГ

в данном случае время ut - это время в течение которого интенсивность зондирующего света падает от максимального значения 1 до Ii, At 10 с,

Фоточувствительность кристалла оценивают по времени полуспада потенциала на кристалле при его экспонировании активным светом ипи, учитьюая / (1), по времени полуспада интенсивности зондирующего света

S (P.t,,) СДж/смг-)- ;

где Р - мощность активного света,

(Вт/см )i

4/й время (с) полуспада интен- свдности зондирующего света,

g

5

0

0

5

°

5

0

5

Контроль параметров проводился на кристаллах силиката висмута, вырезанных в направлении l 00 , раз- м-рами 40x30x1 мм ,

Пример помощью фотоприемника определяется максимальная интенсивность неактивного света 1, прошедшего через систему: поляри- затор-кристалл-аналнзатор при параллельных поляризаторах в отсутствии потенциала на поверхности кристалла. Затем анализатором устанавливается темновой фон, т,е, интенсивность света на выходе системы уменьшается до О,

Неактивным для кристаллов типа сил.-: ленита считается излучение длиной волны Д 700 нм, при котором фоточувст- вительность примерно в 10 раз ниже фоточувствительности в .случае облучения кристаллов светом из области собственного оптического поглощения (Л 380-420 нм).

После установления темнового фо-. на поверхность кристалла заряжается в поле коронного разряда. На коро-. нирующие электроды от двуполярного источника подают высокое напряжение, возрастающее по линейному закону от 2 до 10 кВ,

При достижении максимального просветления фиксируют соответствующее этому моменту коронирующее напряжение U , которое затем отключают.

Максимальное просветление всей системы наблюдается при создании на . поверхности кристалла разности по- тенциапоЬ, равной величине полуволнового напряжения U,- которая может быть определена ка к

и, 2 ( из) ,

где Uj. - напряжение на коронирующих электродах, измеренное в момент достижения максимального просветления в системе поляризатор-кристалл-анализатор;

Uj - напряжение зажигания коронного разряда, которое являг ется характеристикой применяв емого зарядного устройства. Для примененного зарядного устрой- . ства при комнатной температуре U (,05) кВ экспериметальные результаты по определению полуволнового напряжения приведены в таблице,

Пример 16. Оценка эффективног удельного сопротивления проводилась по двум значениям интенсивности неактивного света I 1о (макс.) и 1, которое измеряли через ,(lp±0,01)c : после выключения коронирующего напряжения,

Согласно формулам (1) и (2) эффективное удельное сопротивление рассчитывается по уточненной формуле

Р,р

-4.

Е-. In 0,63 arc Sin-л |-где

б„ 8,85-10 %/см; 6-50 (Bi,SiO); fit 10 с,

С учетом констант формула преобразуется к виду

2 3 10

РЭ(

In 0,63 arcsin-v I - о

Таким образом, зафиксировав два значения интенсивности излучения, прошедшего через систему, можно произвести расчет РЭП,,

Приме р 1в, После измерения инт енсивности излучения I, осуществляют экспозицию кристалла активным светом и измеряют время, за которое интенсивность 1 уменьшится вдвое (время полуспада).

Используя значение мощности, падающего активного света и экспериментально определенное время полуспада, можно оценить фоточувствительность как величину, обратную энергетической экспозиции

S 1.

Результаты исследований приведены в таблице.

Способ позволяет путем регистрации только интенсивности неактивного зондирующего света контролировать такие важные параметры электрооптических фоточувствительньгх кристаллов как эффективное удельное сопротивление, фоточувствительность, ..которые определяют основные эксплуатационные характеристики оптоэлектронных устg

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ройств, создаваемых на основа подобных кристаллов.

Способ контроля параметров фоточувствительных электрооптических кристаллов в едином цикле имеет таки е пре-, имущества по сравнению с известными, как качественное, оперативное ,(20 с) и менее трудоемкое проведение контроля параметров кристаллов, так как отпадает необходимость в предварительной технологической операции по нанесению контактов ввиду специфики созда-,; ния разности потенциалов на кристалле в поле коронного разряда. Кроме того, отпадает необходимость в дополнительном оборудовании и проведе-, HffK промежуточных измерений,

Способ может быть применен для оценки светомодуляционной способности, эффективного удельного сопротивления широкого круга электрооптических материалов, имеющих большие значения полуволнового напряжения при комнатт ной температуре.

Формула изо бретения

Способ определения параметров электрооптических кристаллов, заключающийся в том, что через кристалл пропускают плоскополяризованное излучение, создают на поверхностях кристалла разность потенциалов, выделяют в прошедшем излучении компоненту, поляризованную ортогонально входному излучению, отключают напряжение, создающее разность потенциалов, измеряют интенсивность прошедшего излучения в процессе релаксации разности потенциалов и по ней определяют параметры кристалла, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длительности, трудоемкости и упрощения определения, разность потенциалов создают с помощью коронного разряда, увеличивают ее во времени до достижения максимальной интенсивности измеряемого излучения, определяют полуволновое напряжение, после частичной релаксации разности потенциалов экспонируют кристалл активным излучением и определяют удельное сопротивление кристалла по участку спада интенсивности измеряемого излучения до экспонирования и фоточувствительность по участку спада интенсивности после экспонирования.

720+50

420t50

2-10

6,2

0,18

10

6,7

Изобретение относится к бесконтактному контролю качества фоточувствительных электрооптических кристаллов, применяемых в качестве основного элемента различных оптоэлектронных устройств. Целью изобретения является упрощение процесса контроля, уменьшение его длительности и трудоемкости. Для этого в способе контроля параметров электрооптических кристаллов, включающем создание разности потенциалов на поверхности кристалла, на гранях кристалла в направлении падающего поляризованного неактивного излучения разность потенциалов создают в поле коронного разряда, возрастающего во времени до достижения максимального значения интенсивности прошедшего через систему излучения, и по кинетике спада интенсивности излучения после выключения коронирующего напряжения оценивают параметры. 1 ил., 1 табл.