Способ измерения распределения поляризации в сегнетоэлектриках

-фйе е (.Я, О О е ьЪя) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЯРЫТИЙ ВТОРСНОМУ С 8 ИД(71) Азербайджанский государственный университет им.С.М.Кирова (53) 535.8(088.8)(56) 1.Со 111 пз еС а 1. Апа 1 уздв оГ зрес 1 а 1 41 вСг 1 ЬцС 1 оп о 1 сЬаг 8 ев апп 61 ро 1 ев 1 п е 1 есСгеСя Ьу Сгапв 1 епС ЬеаС 1.пй СесЬппие. - 1. оГ Арр 1. РЬув 1976, ч; 47. р. 4803-4806, 9 112, Вого 61 п 7. еС а 1. ТЬе БСаСе оГ ро 1 агзаС 1 оп оп СЬе зпгГасе 1 ауег. о 1 СЬ ипро 1 агсгувСа 1 апс 1 ругое 1 есСгьс гезропвез, - "Реггое 1 есСг 1 св", 1973, ч,6, Р 1, р. 83-86. ( 54)( 57 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ В СЕРНЕТОЭЛЕКТРИКАХ, включающий облучение сегнетоэлектрика вдоль полярной оси моду" лнрованным по интенсивности с частотой Ю электромагнитным излучением и измерение возникающего на сегнатоэлектрике пиронапряжения У о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьыения точности измерения и чувствительности, излучениеделят на два потока - опорный иосвещающий сегнетоэлектрик, .измеряют зависимости от частоты модуляцииЮ амплитуды первой гармоники пиронапряжения Чо 1 и разности Фаз уд)между первыми гармониками пиронапряжения и опорного напряжения, соответствующего опорному потоку, а распределение поляризации Э 1 определяютиз .Формулы,.Ь.ЬцМх мнимая единица; сопротивление нагрузки емкость сегнетоэлектрика; ф емкость входного устройства 1 тангенс угла потерь сегнетоэлектрика 1 постоянйая Кюри-Вейса сегнетоэлектрика; диэлектрическая постоянная, толщина сегнетоэлектрика, координата вдоль полярной оси сегнетоэлектрика; распределение температуры в сегнетоэлектрике.Изобретение относится к пироэлектричеству и может быть использовано для контроля однородности поляризации сегнетоэлектриков.Известен способ измерения распределения поляризации в полимерных5электретах,заключающийся в анализезависимости пиронапряжения от времени в процессе выравнивания температуры в образце из полимерного электрета после облучения одного из его 10электродов одиночным коротким импульсом света 11.Однако этот способ обладает низкой точностью и чувствительностью,так как используется широкополосныйрежим усиления сигнала и, следовательно, возникает большой уровеньшума.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ измерения распределения полиризации всегнетоэлектриках, включающий облучение сегнетоэлектрнка вдоль полярнойоси модулированным по интенсивностис частотой ж электромагнитным излучением и измерение возникающегона сегнетоэлектрике напряжения. Согласно способу измЕряют зависимостипиронапряжения от времени, выбираютмодель распределения поляризации таким образом, ттобы зависимостьнапряжения от времени для моделинаиболее близко савпадала с зависимостью пиронапряжання от времени, полученной экспериментально, по выбран-.ному распределению попяризации модели судят о распределении поляризации в сегнетоэлектрйкеТ 21.Оцнако даиный способ обладает низкой точностью и чувствительностью 40в связи с тем, что .необходимо применять широкополосиый режим усилениянапряжения для гого, чтобы измеряемая зависимость пиронапряжения отвремени максимально соответствовала 45истинной зависимости ниронапряженияот времени. В широкополосном режимеусиления велико напряжение шумов,поэтому отношение сигнал/шуммало и, следовательно, точность ичувствительность способа низкие.Если использовать мощные импульсысвета, то отнсеение сигнал/шумповысится., однако точность снизится из-за бопьйпис возмущений поляризации, вызванных сильным нагревомобразца.Целью изобретения является.повышение точности измерения распрецеления поляризации и чувствительности за счет сужения полосы пропускания и, следовательно, снижения.напряжения шумов,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измерения распределения поляризации в сег нетоэлектриках, включающему облучение сегнетоэлектрика вдоль полярнойоси модулированным по интенсивностис частотой (й электромагнитным излучением и измерение возникающего насегнетоэлектрике пиронапряжения Чизлучение делят на два потокаопорный и освещающий сегнетоэлектрик, Измеряют зависимости от частоты модуляции И амплитуды первойгармоники пиронапряжения Чф и разности фаз (о) между первыми гармониками пиронапряжения и опорногонапряжения, соответствующего опорному потоку, а распределение поляризации У определяют из формулы: сазегде- мнимая единица,сопротивление нагрузки,0 - емкость сегнетоэлектрика,О - паразитная емкость входногоустройства;Ь 8 - тангенс угла потерь сегнетоэлектоика,постоянная Кюри-Вейса сегнетоэлектрика,диэЛектрическая постоянная,с - толщина сегнетоэлектрика,х - координата вдоль полярнойоси сегнетоэлектрика,Ю 6 й)- распределение температуры в .сегнетоэлектрике.Константы С,фВ и С либо известны заранее, либо измеряются стандартным образом.Распределение поляризации РЬнаходится иэ формулы методом регуляризации по Тихонову.На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемяй способ,Схема содержит источник 1 электромагнитного излучения, модулятор 2электромагнитного излучения, расщепитель 3 луча, сегнетоэлектрик 4,селективный усилитель 5., измеритель 6 разности фаз, синхронный детектор 7, форйирователь 8 опорногонапряжения, частотомер 9.Способ осуществляется следующим образом.Периодические импульсы электромагнитного излучения от источника 1, .сформированные с помощью модулятора 2 попадают на расщепитель 3 луча. Часть потока электромагнитного излучения падает на сегнетоэлектрнк 4 н поглощается в электроде, другая часть падает на ,"ормирователь 8 опорного напряжения, Пиронапряжение, возникающее на сегнетоэлектрике 4, поступает на вход селективного усилителя 5, настроенного на частоту первой гармоники модулированного излучения. Усиленное пирона1067462 Составитель Н.Назароваактор И,Петрова Техред Л.Пилипенко Корректор А. Ференц Тираж 501ПИ Государственногелам изобретений и35, Москва, Ж,Заказ 11206/50ВНпо 11 Подписноекомитета СССРткрытийушская наб., д. 4/5 Филиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 пряжение после селективного усилителя 5 вместе с опорным напряжением польют на измеритель 6 разности фаз, на котором измеряются разности фаз между первыми гармониками опорного пиронапряжения, и синхронный детектор 7, на котором измеряют амплитуду первой гармоники пиронаряжения. Частота модуляции электромагнитного излучения измеряется с помощью частотомера 916Такие измерения проводятся для набора фиксированных частот модуляции электромагнитного излучения с применением стандартной схемы синхронного детектирования, что сужает 15 полосу пропускания. Искомое распределение поляризации Р(д находят из формулы, которая представляет собой интегральное уравнение Фредгольма первого рода. Решение этого уравнения производится методом регуляризации по Тихонову на ЭВМ. Этот метод. не требует задания какой- либо модели распределения поляризации. Исходными данными служат измеренные частотные зависимости амплитуды первой гармоники пиронапряжения и разности фаз между первыми гармониками пиронапряжения и опорного. напряжения.Распределение температуры в сегнетоэлектрике или ядро интегрального ,уравнения может быть различным в эависимостн от тепловых условий на необлученной границе сегнетоэлектрика. Например, если сегнетоэлектрик лежит на массивном теплоотводе, то распределение тем ературы вычисляется по формуле "тм: Ф"фЩ 4.кЬ СФъЬс где и - коэффициент поглощения электрода, ЪЬ - плотность иотока излучения,. - величина 6 в+М б - температуропроводность сегнетоэлектрика, К, - теплопроводиость сегнетоэлектрика. Предлагаемое изобретение позволяет увеличить точность измерения распределения поляризации и чувствительность способа за счет сужения полосы пропускания, и следовательно, снижения напряжения шумов. Раньше полоса пропускания широкополосного усилителя составляла 1 МГц. В данном способе полоса пропускания селективного усилителя 1 Гц, при этом напряжение шума снижается в 1000 раз. Кроме того, формула,по которой рассчитывается распределение поляризации в предлагаемом способе,.учитывает тангенс угла потерь сегнетоэлектрика,что также повышает точность сноаойа.