Способ определения внутреннихМЕХАНичЕСКиХ НАпРяжЕНий B МОНОКРи-СТАллАХ КОРуНдА Советский патент 1981 года по МПК G01N24/08 

Известен также оптический метод .определешю внутренних механических напряжений, который заключается в .том, что монокристалл корунда помещают в оптическую систему, пропускают сквозь него поляризованную электромагнитную волну оптического диапазона вдоль оптической оси монокристалла и регистрирую аномальное, двулучепреломление, вызванное внутренними механическими напряжени5 ми l2. Однако этот оптический метод пригоден для контроля только прозрачных монокристаллов и не дает возможности определения внутренних механических, напряжений в монокристаллах, оптическая ось которых относительно оси роста отлична от О и 9О . Кроме того , при определении внутренних механических напряжений указанным методом существу большая Погрешность, связанная с т&л, что напряжения разного знака,встречаю щиеся на пути оптического луча вычитаю ся, а также с тем, что в двойном лучепреломлении проявляются не только на- пряжения, но к разориентация блоков. Не обходимо отметить большую продолжительность проведашя процесса определения напряжений, поскольку данный метод позволяет определять напряжения только в ограниченном объеме кристалла при многократном г исследовании одного и то го же участку для получения реальной картины внутренних механических напряжений. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается т&л, что в спосоое определения внутренних механических напряжений в монокристаллах корунда, основанном на воздействии на монокристалл электромагнитного поля монокристалл помешают в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля датчика спектрометра ЯМР, ориентируют оптическую ось моно- кржзталла под углом к направлению постоянного магнитного поля, регистрирую амплитуды сигналов от высокополевого сателлита и центральной дшшш спектра ЯМР Аб определяют их отношение и судят о наличии напряжений по величЕяе этого отношения. При осуществлении предлагаемого сп соба обнаружено, что в двух частных случаях, когда; оптическая ось Сс) монокристалла ориентирована по натоавл шпо постоянного магнитного поля (п}л 114 отношение амплитуд высокополевого сателлита и центральной лишш спектра ЯМРАв составляет 0,82 для идеально однородных монокристаллов и 0,68 при С-1.Н - По отклонению отношения амплитуд сателлитной и центральной линии от величин О,68 (HLC,) и 6,82; { // С,,) определяют степень внутренних механических напряжений. Способ осуществляют следукяцим образом. Исследуекый на внутренние напряжения участок монокристалла корунда вводят в катушку датчика ЯМР, ориентируют монокристалл так, чтобы угол между оптической осью кристалла и направлением поля составлял О постоянного магнитного или 9О , регистрируют из всего спектра две компоненты - центральную линию и высокополевой сателлит и; определяют отношение их амплитуд. При наличии внутренних напряжений наблюдается уменьшение указанных значений отношения амплитуд.. Количественную характеристику внутренних напряжений (степень напряжений) определяют по отклонению отношения амплитуд, высокополевого сателлита и центральной линии от величины Р,68 и 0,82 соответственно при (НЛ.Со, ) и (Н/// Cj ). ЕСЛИ полученное отношение амплитуд находится в пределах 0,68,55 при Н JL Со, и 0,82-О,7 при Н // С-), , то кристалл малонапряженный, если оно меньше, то кристалл напряженный. Принцип такого разделения является условным, но с его помощью можно легко выявить значительные отклонения в ту или иную сторону. :.. УГПЬТ О и 9Q выбраны в связи с тем, что при такой ориентации постоянного магнитного поля по отношению к оптической оси кристалла влияние бпоччссти на искажение сателлитных линий ЯМР минимальны, и в этих случаях на амплитуды линий ЯМР влияют только внутренние напряжения Если отношение амплитуд высокополевого сателлита и центральной линии не менее О,55 {H.J. Ст, ) и , и 0,7 (Н )1С 1,), то монокристалл пригоден для использования в качестве активного лазерного элемента квантовых устройств. ЕСЛИ же величина менее О,55 (HJLC) и О,7 (Н и С э),то кристалл сильно напряженный и не может быть использован в качестве активного элемента. Участок длиной 50 мм прозрачного монокристалла длиной 150 мм, диа- . метром 2О KIM помещают в высокочастот ное электромагнитное поле датчика спектрометра ЯМР, ориентируют его так чтобы Н J. С и регистрируют на частоте 4,4 МГц высокополевой сателлит с амплитудой 54 мм и центральную линию 110 мм. Находят величину 0,49 отношения этих амплитуд. Заключение: монокристалл - напряженный, Непрозрачный 90 монокристалл рубина диаметром Ю мм и длиной 6О мм помещают в высокочастотное электромаг нитное поле датчика .ЯМР-спектрометра, ориентируют его так, чтобы Н ± Cj и регистрируют на частоте 4,4 МГц высо- кополевой сателлит с амплитудой 65 мм и центральную линию с амплитудой 114 мм. Находят величину О,57-отнощение этих амплитуд. Заключение: монокристалл-малонапряженный. Участок длиной 25 мм непрозрачного монокристалла рубина длиной 25О м диаметром 15 мм помещают в высокочастотное электромагнитное поле датчика спектрометра ЯМР, ориентируют так, чтобы Н Х Cj и регистрируют высокополевой сателлит с амплитудой 70 мм и центральную линию с амплитудой 1О8 мм Находят величину 0,65 отношения этих амплитуд, Значение: монокристалл - малонапряженный. Прозрачный 9О монокристалл рубина ди 1метром 8 мм, длиной 80 мм помещают в высокочастотное электромагнитно поле датчика спектрометра ЯМР, ориентируют так, чтобы И J. С и регистрируют на частоте 4,4 МГц высокополевой сателлит с амплитудой 60 мм и централ иую. линию с амплитудой 1ОО мм. Находят величину 0,6О отношения этих амплитуд. Заключение: монокристалл - малоаапряженныйТаким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано для определения внутренних механических напряжений в прозрачных и непрозрачных монокристаллах, для определения напряжений в кристаллах с произвольной ориентацией оптической оси относительно оси роста. При этом достигается повышение точности и надежности определения относительной величины внутренних механических напряжений, вследствие исключения влияния разориентации блоков и сложения разных знаков на пути светового пучка. Формула изобретения Способ определения внутренних механических напряжений в монокристаллах , основанный на взаимодействии на монокристалл электромагнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, монокристалл помещают в высокочастотное электромагнитное и постоянное магнитное поля датчика спектрометра ЯМР, ориентируют оптическую ось монокристалла под углом к направлению постоянного меигнитного поля, регистрируют амплитуды сигналов от высокополевого, сателлита и центральной линии спектра ЯМРАВ | определяют их отношение и судят о наличии напряжений по величине этого от. ношения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кострюкова Е, П, и др. Рентгенорафические исследования субструктуры ристаллов синтетического корунда, Сб, Рост кристаллов . М., Наука, 1967, .7, с. 147-154. 2,Рубин я сапфир. Сборникам., Наука 1974, с. 85 (прототип).,