Способ определения типа поляризованности полярных диэлектриков Советский патент 1992 года по МПК G01N27/00 

сл

с

Использование: изобретение относится к способам определения типа полярного состояния и может быть использовано при разработке и исследовании новых полярных диэлектрических материалов. Сущность изобретения: на исследуемые образцы поочередно воздействуют импульсами нагрева и всестороннего сжатия. По взаимным направлениям электрического поля при поляризации, токов нагрева и сжатия определяется тип полиризованности в исследуемом образце. 1 ил.

- Изобретение относится к способам определения типа полярного состояния, т.е. основного механизма, ответственного за электрическую реакцию полярных диэлектриков в ответ на внешнее воздействие, и может быть использовано при разработке и исследовании новых полярных диэлектрических материалов, в которых одновременно могут сосуществовать поляризованности различных типов, а именно: сегнетоэлектри- ков, сегнетоэлектрических полимеров, полу- проводников, полярных стекол, композитов, стеклокерамики, электретов и т.д.

Основными типами поляризованности в полярных диэлектриках являются сегнетоэ- лектрическая поляризованность, полученная приложением электрического поля Еп в полярной фазе (тип la), сегнетоэлектрическая поляризованность, полученная в. полярной фазе приложением Еп в неполярной фазе (тип la1), ориентационная поляризованность жестких диполей (тип II), объемно-зарядовая поляризованность (тип III).

Способы определения типа поляризованности в полярных диэлектриках основаны на анализе кривых тока поляризованных образцов, протекающих при нагреве образцов с определенной скоростью до разрушения полярного состояния, либо в процессе их деполяризации давлением 2.

Известен способ идентификации поля- ризованностей II и ill типов поляризованности. При вариации параметров процесса поляризации (времени поляризации тп, температуры поляризации Тп и напряженности поляризующего поля Еп) максимум тока тер- мостимулированной деполяризации не смеVJON CJ Ю О

щается по шкале температур в случае поля- ризованности типа II и смещается в случае поляризованное™ типа .

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ определения распределения поляризованности в сегнетоэлектриках, принимаемый за прототип |4. Согласно прототипу на поляризованный электрическим полем Еп сегнетоэлектрический образец воздействуют импульсами нагрева со стороны одного из электродов различной длительности и частоты и, определяя токи, возникающие в нагрузочном сопротивлении RH, подключенном параллельно с образцом, получают рас- пределение сегнетоэлектрической поляризованности по толщине образца. Однако известный способ не позволяет однозначно определить преимущественный тип поляризованности в поляризованных полярных диэлектриках, так как при этом невозможно отличить поляризованность типа la от поляризованности типа II, а поляризованность типа la от поляризованности типа III.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей при сохранении образца.

Поставленная цель достигается тем, что поляризованный электрическим полем Е п образец нагревают модулированным по интенсивности тепловым потоком, нагревая при этом образец на AT, определяют ток нагрева через нагрузочное сопротивление RH, включенное параллельно образцу, дополнительно воздействуют на образец импульсом всестороннего сжатия (АР), определяют направление тока нагрева if и тока сжатия при совпадении направления тока нагрева, тока сжатия и электрического поля регистрируют наличие сегнетоэлектрической поляризованности, полученной приложением электрического поля в полярной фазе, при совпадении направлений тока нагрева и тока сжатия и противоположном им направлении электрического поля регистрируют сегнетоэлект- рическую поляризованность, полученную приложением электрического поля в неполярной фазе, при совпадении направлений тока нагрева и электрического поля при противоположном им направлении тока сжатия регистрируют ориентационную поляризованность жестких диполей, при совпадении направлений тока сжатия и электрического поля при противоположном им направлении тока нагрева регистрируют объемно-зарядовую поляризованность.

Изобретение иллюстрируется примерами на чертеже, где приведены экспериментальные направления токов нагрева и сжатия на экране осциллографа при ТНОрм.

Исследуемые образцы помещаются в камеру воздушного пистонфона с прозрачными окнами, где поочередно подвергаются воздействию импульса всестороннего сжатия и импульса нагрева. Импульсный нагрев об0 разцов осуществляется моделированным по интенсивности тепловым потоком лазера ЛГ-126 (,39 мкм) со стороны одного из электродов. Импульс всестороннего сжатия создается громкоговорителем, управляе5 мым импульсным генератором Г5-63. Образцы нагружаются на сопротивление Р 220 КОм, с которого через усилитель У2-6 переходные сигналы подаются на вход осциллографа С1-69, на экране которого по

0 полярности электрических откликов, возникающих при воздействии на исследуемом образце импульсов всестороннего сжатия и нагрева, определяются направления токов и и 2 относительно электродов образцов.

5 Направление Еп относительно электродов фиксируется в процессе поляризации.

В качестве исследуемых образцов использованы:

1) модельный сегнетоэлектрический 0 материал - сегнетокерамика титаната бария, поляризованная в двух режимах1 режим I, поляризация в области полярной (сегнетоэлектрической) фазы Температура поляризации Тп ТНорм кВ . Ре5 жим II: поляризация в области неполярной (параэлектрической) фазы. Образцы нагреваются до , включается поляризующее поле /Еп/ 1 кВ-см 1, образцы охлаждаются под полем до Т 150°С, затем

0 поле отключается, образцы охлаждаются в закороченном состоянии до Тнорм2)Дефектные кристаллы LIF поляризуются путем нагрева до 350°С, включения /Ел/- 5 , охлаждения под полем до

5 Тнорм.

3)Образцы из керамического материала Т 150°С поляризуются путем нагрева до 350°С, включения /Ёп/ 15 кВ-см 1 и охлаждения под полем до Тнорм.

0 Способ позволяет установить преимущественный тип поляризованности в материалах, представляющих собой сложные многофазные системы, в которых могут одновременно сосуществовать поляризован5 ности всех возникающих типов простым доступным методом, не разрушая полярное состояние образца.

Формула изобретения Способ определения типа поляризованности полярных диэлектриков, согласно которому поляризованный электрическим полем образец нагревают модулированным по интенсивности тепловым потоком и определяют ток нагрева через нагрузочное сопро- тивление, включенное параллельно образцу, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при сохранении образца, на него дополнительно воздействуют импульсом всестороннего сжатия, определяют направление тока нагрева и тока сжатия и при совпадении направлений тока нагрева, тока сжатия и электрического поля регистрируют наличие сегнетоэлектрической поляризо- ванности, полученной приложением элект

,тл

RJ Ж

0

5

рического поля в полярной фазе, при совпадении направлений тока нагрева и тока сжатия и противоположном им направлении электрического поля регистрируют сегнето- электрическую поляризованность, полученную приложением электрического поля в неполярной фазе, при совпадении направлений тока нагрева и электрического поля при противоположном им направлении тока сжатия регистрируют ориентационную поляризованность жестких диполей, при совпадении направлений тока сжатия и электрического поля тока нагрева регистрируют объемно-зарядовую поляризованность.