Способ измерения показателя поглощения в кристаллах Советский патент 1986 года по МПК G01N21/59 

7

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для контроля вьфащива|ния кристаллов, для дефектоскопии заготовок и силовых элементов, используемых в лазерной технике, а также физических исследованиях, направленных механизмов слабого поглощения .

Известен способ измерения показателя поглощения, основанный на лазерном нагреве прозрачных объектов

Известен также способ измерения показателя поглощения в кристаллах, включающий лазерный нагрев образца и одновременную регистрацию линейной части приращения двупреломления в направлении, перпендикулярном поверхности.

Однако известные способы во-первых, контактные, т.е результат изме рения зависит от качества контакта датчика с поверхностью образца. Вовторых, при измерении образцов с большим поверхностным поглощением происходит систематическое завьщ1ение измеряемых значений объемного поглощения. В-третьих,.за время измерения (которое с оставляет 1-2 мин) происходит теплоотвод от образца, что также приводит к погрещностям в определении показателя поглощения, особенно в образцах большого диаметра.

Целью предлагаемого способа измерения показателя поглощения в кристаллах является повышение точности измерения в образцах, обладающих значительньм поверхностным поглощением.

Поставленная цель достигается тем что образец нагревают лазерньм лучем и одновременно регистрируют линейную часть линейного двупреломления в направлении, перпендикулярном поверхности, при этом лазерный луч, возбуждающий упругие напряжения, пропускают вдоль пластины через боковые торцы параллельно поверхности, ориентированной по плоскости (100) в направлении :110 или и определяют показатель поглощения К по формуле:

ГУ

Чнсноб

где Г - линейная часть приращения

разности хода}

i - время линейного нарастания линейной части приращения разности хода,

3

Y - удельная объемная теплоемкость}

N - мощность лазера, oi - коэффициент линейного расширения}

V - расстояние между возбуждающим лазерным лучем и прямой; по которой измеряют линейную часть приращения разности хода Г}

- значение модуля Юнга, С - значение фотоупругой константы для выбранной комбинации направлений лазерного луча и измерения линейной части приращения разности хода. Данный способ основан на кратковременном индуцировании термоупругих/ напряжений при лазерном воздействии и синхронной динамической регистрации линейной части приращения двупреломления с помощью монохроматизированного излучения, которое не оказывает заметного воздействия на кристалл. Существенное отличие способа состоит в том, что лазерный луч пропускается параллельно поверхности пластины через боковые торцы, а не нормально к ней Измерение линейной части приращения производится в направлении, перпендикулярном поверхности в средней ее части. Такие условия дают возможность прямых измерений объемного поглощения, так как нагреваемая поверхность боковых торцов, которые также могут иметь больщой коэффициент поглощения, практически не оказывается на измерениях двупреломления.

Значение модуля Юнга и фотоупругой константы кристалла зависят от ориентации пластинки и выбранного направления для лазерного луча. Особенно сильно изменяется фотоупругая

константа. Пoзтo ry чтобы повысить точность и упростить расчетную формулу необходимо использовать определенные ориентации кристалла. Например, наибольшая чувствительность

достигается, когда поверхность пластины параллельна плоскости симметрии (100), а направление распространения луча параллельно кристаллографическому направлению 110. Изменение условий измерений приводит к изменению расчетной формулы.

На фиг. 1 приводится принципиальная схема устройства, реализующего

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ, включающий лазерный нагрев образца и одновременную регистрацию линейной части приращения двупреломления в направлении, перпендикулярном поверхности, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения в образцах, обладающих значительным поверхностным поглощением, лазерный луч, возбуждающий термоупругие напряжения, пропускают вдоль пластины через боковые торцы параллельно поверхности, ориентированной по плоскости (100) в направлении <110>& или <:100>& и определяют показатель поглощения К по формуле•^'Ш?^;'где Г - линейная часть приращения разности кода-^t - время линейного нарастания;Y - удельная объемная теплоемкость;N - мощность лазера;oi - коэффициент линейного расширения;'f< - расстояние между возбуждаю- ' щим лазерным лучом и прямой, по которой измеряют линейную часть приращения разности хода;f и С - значение модуля Юнга и фотоупругой константы для выбранной комбинации направления лазерного луча и измерения линейной части приращения разности хода.