Способ измерения показателя поглощения в кристаллах

)4 С 01 М 21/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ают вдоль рцы пара- нтирован- направлен опреде я К по напряжения, пропусины через боковые т пл ори00) в100 ) но поверхносо плоскости с 110) илипоказатель и лле ной нииляютформу глощен 1 сна ого нарастания емная теплоемГ - время линеин- удельная объкость,- мощность лазера; Ы - коэффициент линей о рас ю р и измеренияприращения азерного луч инейной част м,разности хо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Специальное конструкторскоебюро института кристаллографииим. А.В. Шубникова(56) Навв М. Меавпгшепг оГ четуЕоч. аЪвогрггоп Сое 211 с 1 епйв ЪуХавег Са 1 огушетгу,Дарвайд Т.И. и др. Исследование некоторых свойств кристалловКРС в 10 микронной области спектра, "Квантовая электроника", т. 2Р 4, с. 765-772, 1975,(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ, включщий лазерный нагрев образца и однвременную регистрацию линейной чати приращения двунреломления в наравлении, перпендикулярном поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тчто, с целью повышения точности имерения в образцах, обладающих знчительным поверхностным поглощенилазерный луч, возбуждающий термоу линейная часть приращениразности кода ширения,расстояние между возбуждаю-щим лазерным лучом и прямой,по которой измеряют линейную часть приращения азности хода,значение модуля Юнга и фотоупругой константы для выбранной комбинации направлениягде Г - линейная часть приращения разности хода,55- время линейного нарастания линейной части приращения разности хода, Изобретение относится к областитехнической физики и может бытьиспользовано для контроля выращива 1 ния кристаллов, для дефектоскопиизаготовок и силовых элементов, используемых в лазерной технике, а также физических исследованиях, направленных механизмов слабого поглощения,Известен способ измерения пока Озателя поглощения, основанный налазерном нагреве прозрачных объектов.Известен также способ измеренияпоказателя поглощения в кристаллах,включающий лазерный нагрев образца и 15одновременную регистрацию линейнойчасти приращения двупреломления внаправлении, перпендикулярном поверхности.Однако известные способы во-первых, контактные, т.е. результат измерения зависит от качества контактадатчика с поверхностью образца. Вовторых, при измерении образцов сбольшим поверхностным поглощением 25происходит систематическое завышение измеряемых значений объемногопоглощения. В-третьих,. за время измерения (которое составляет 1-2 мин)происходит теплоотвод от образца,что также приводит к погрешностямв определении показателя поглощения,особенно в образцах большого диаметра.Целью предлагаемого способа измерения показателя поглощения в кристаллах является повышение точностиизмерения в образцах, обладающих значительным поверхностным поглощением.Поставленная цель достигается тем, 40что образец нагревают лазерным лучеми одновременно регистрируют линейнуючасть линейного двупреломления в направлении, перпендикулярном поверхности, при этом лазерный луч, возбуждающий упругие напряжения, пропускаютвдоль пластины через боковые торцыпараллельно поверхности, ориентированной по плоскости (100) в направлении 110или (100и определяютпоказатель поглощения К по формуле;- удельная объемная теплоемкость8 - мощность лазера,м - коэффициент линейного расширения,1 - 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 комбинациинаправлений лазерного луча иизмерения линейной части приращения разности хода.Данный способ основан на кратковременном индуцировании термоупругих,напряжений при лазерном воздействиии синхронной динамической регистрации линейной части приращения двупреломления с помощью монохроматизированного излучения, которое не оказывает заметного воздействия накристалл. Существенное отличие способа состоит в том, что лазерныйлуч пропускается параллельно поверхности пластины через боковые торцы,а не нормально к ней; Измерениелинейной части приращения производится в направлении, перпендикулярномповерхности в средней ее части. Такие условия дают возможность прямыхизмерений объемного поглощения,так как нагреваемая поверхность боковых торцов, которые также могутиметь большой коэффициент поглощения, практически не оказывается.наизмерениях двупреломления.Значение модуля Юнга и фотоупругой константы кристалла зависят от ориентации пластинки и выбранного направления для лазерного луча. Особенно сильно изменяется фотоупругая константа. Поэтому 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. Измене- ние условий измерений приводит к изменению расчетной формулы.На фиг. 1 приводится принципиальная схема устройства, реализующего713243 предлагаемый способ; на фиг, 2 характерная кривая записи нарастания разности хода, наводимой в кристалле в результате воздействия лазерного излучения.Устройство состоит из лазера 1 с непрерывной генерацией излучения средней мощности, например ЛГ, поворотного зеркала-затвора 2, измерителя 3 мощности, исследуемого кристалла 4, поглотителя 5 излучения лазера, фотоэлектрического полярископа, содержащего осветительную 6 и регистрирующую 7 части, и самописца 8.Устройство работает следующим образом.Оператор включает зеркало-затвор 2. При этом открывается зеркало и лазерный луч проходит через боковые торцы параллельно поверхности кристалла и затем поглощается поглотителем 5. Во время прохождения луча в Впластине наводятся термоупругие напряжения, обусловленные частичным поглощением лазерной энергии, На некотором расстоянии от лазерного луча перпендикулярно поверхности кристалла одновременно с лазерным лучом пропускают маломощное монохроматизированное излучение от осветителя 6 полярископа. Это излучение измеряется регистрирующей частью 7 полярископа и после преобразования в электрические сигналы записывается самописцем 8. Диаграммная лента самописца включается синхронно с зеркалом-затвором. Экспозиция кристалла продолжается в течение нескольких секунд. В конце экспозиции зеркало-затвор . выключается и одновременно останавливается диаграммная лента. Лазерный луч при закрытом затворе направляется на измеритель мощности 3с помощью которого мощность излучения лазера измеряется до и послеэкспозиции. Зная калибровочные данные полярископа и скорость диаграммной ленты, по углу наклона прямой,О зафиксированной самописцем, определяют приращение разности хода засекунду. Это приращение, а такжеусредненное значение мощности лазер-ного луча и физические константы15 кристалла используются при расчетепоказателя поглощения К по приведенной формуле,Данный способ полностью исключает погрешности, обусловленные порО верхностным поглощением лазернойэнергии в сравнении с известными,предложенный способ является бесконтактным и, следовательно, исключаетпогрешности, обусловленные измере 2 нием температуры поверхности кристаллов. Кроме того, данный способтребует минимальной затраты времени,всего несколько секунд, а такжепозволяет проводить измерения безвакуумирования на образцах, которыемогут в дальнейшем использоватьсядля технических применений, а разме-,ры образцов (в максимальную сторону)неограничены. 35Способ обладает высокой чувствительностью, экспрессностью и эффективностью при исследовании кристаллов с большим поверхностным поглощением. НИИПИ Заказ 11 аж 778 Подписное Филиап ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная