Способ определения упругих характеристик твердых тел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 М 29/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРИ ГКНТ СССР ЫТИЯМ ИЗОБРЕТЕЛ ЪСТВУ ТЕН вых де- оп 6 ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Институт прикладных проблем физики АН АрмССР(56) 1, Зарембо Л. ККрасил ьн иков В.А. УФН, вып.4, 1970, с,564,2, Там же, с.574.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ ТЕЛ(57) Изобретение относится к исследованию материалов с помощью ультразвука волн и может быть применено для апре ления упругих характеристик как изотр Изобретение относится к исследованию материалов с помощью ультразвуковых (УЗ) волн и может быть применено для определения упругих характеристик как изотропных, так и кристаллических твердых тел.Известны акустические методы, основанные на измерении параметров упругих волн путем преобразования упругих деформаций исследуемой среды в электрические сигналы ЯНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения упругих характеристик твердых тел, основанный на наблюдении комбинационного рассеяния акустических волн (2), При этом способе в исследуемом образце возбуждают две акустические волны разной частоты и измеряют параметры как возбужденных акустических волн, так и волны комбинационной частоты, по которым судят об упругих характеристиках. Для проведения измерений. интенсивности акустических.ЫЛ 17 б 0440 А 1 ных, так и кристаллических твердых тел. Цель изобретения - увеличение чувствительности и определение температурной зависимости путем измерения упругих характеристик при малых акустических давленияхх. Сущность изобретения состоит в том, что к исследуемому образцу прикрепляют поглотитель-излучения, определяют спектр поглощения у-излучения поглотителя при возбуждении акустических волн в исследуемом образце и без возбуждения, а об упругих характеристиках судят по результатам сравнения этих спектров. 6 ил. волн преобразуют в электрические напряжения на пьезопреобразователях. При этом ухудшается чувствительность и точность измерений существенно зависит от добротности и ьезоп реобразователей.Цель изобретения - повышение чувствительности и определение температурной зависимости путем измерения упругих характеристик при малых акустических давлениях,Поставленная цель достигается тем, что к исследуемому образцу дополнительно прикрепляют поглотитель у -излучения, определяют спектр поглощения у -излученияпоглотителя при возбуждении акустических волн в исследуемом образце и без возбуждения, а об упругих характеристиках судят по результатам сравнения этих спектров.На фиг.1 показана устройство для реализации предлагаемого способа исследованием мессбауэровского спектра поглощения; на фиг,2 - то же, мессбауэров 1760440ского спектра рассеяния у -излучения; на фиг.3 - мессбауэровский спектр поглощения у-излучения при отсутствии УЗ возбуждения в образце; на фиг.4 и 5 мессбауэровский спектр поглощения у-излучения, модулированного УЗ волной, возбужденной в образце генератором; на фиг.6 - спектр поглощения у-излучения, модулированного УЗ волной комбинационной (разностной) частоты при одновременной работе генераторов.В табл.1 приведены значения упругих характеристик, подученных при различных температурах.На монокристалл йаС 1 размерами 5 х х 5 х 5 мм с отшлифованными гранями, к которым прикреплены кварцевые пьеэопреобраэователи 2 и 3, а также мессбауэровский поглотитель 4, выполненный в виде пластины толщиной 20 мкм из нержавеющей стали, содержащей атомы Ге, направляют у-изучение от радиоактивного источника Со и снимают спектр поглощения при отсутствии УЗ возбуждения в образце (фиг.3), Далее от УЗ генератора 5 (при выключенном УЗ генераторе 6) на пьезопреобразоватепь 2 подают первичные возбуждающие УЗ волны частотой т = 11,60 МГц при фиксированной. температуре и снимают спектр поглощения. Этот спектр, снятый при температуре 293 К, показан на фиг.4. Такой же спектр снимают при работе УЗ генератора 6(при выключенном генераторе 5), когда на пьезопреобразователь 3 поступают УЗ волны частотой 12 = 11,63 МГц, Этот спектр показан на фиг.5, Затем снимают спектр поглощения -излучения при одновременной работе генераторов 5 и 6, модулированного УЗ волной комбинационной частоты 12 - т 1 = 0,03 МГц (фиг,6),По величинам о, полученным иэ спектров фиг.4 и 5, определяют амплитуды А 1 и А 2 высокочастотных первичных УЗ волн по формуле о = еф где = (КА);,о - интенсивность несмещенной линии поглощения;- модифицированная функция Бесселя;,К - волновой вектор у-кванта (справочная еличина);- амплитуда УЗ волны.По величине А, полученной из спектра фиг.6, определяют амплитуду Аз разностной частоты по формуле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 а - во, Аз 2 А 1 - 12, где х= - ГГ 2 Л 2 в,Л - энергия и длина волны у -кванта;,аь - разность энергии между ядерными уровнями;Г - ширина линии мессбауэровского спектра,В связи с тем, что отличия заявляемого способа от известного проявляются до операции определения амплитуды А 1, А 2 и Аз последующее определение упругих характеристик твердых тел по полученным значениям амплитуд А 1, А 2 и Аз производится по тем же соотношениям, что и в известном решении.Результаты измерений температурной зависимости упругих характеристик образца ИаС в температурном диапазоне 293- 450 К приведены в табл.1, откуда видно, что точность повышена до четвертого знака после запятой,Использование предлагаемого способа создает ряд технологических возможностей:возможность проведения измерений на образцах малых линейных размеров (до 5 х 5 х 5);возможность проведения измерений на образцах не только изотропных, но и анизотропных твердых тел, т,е, расширение класса исследуемых материалов и образцов;воэможность определять упругие характеристики по различным кристаллографическим осям, меняя лишь место закрепления мессбауэровского поглотителя;возможность неразрушающего исследования вновь созданных и полученных в ограниченном количестве образцов новых материалов;.возможность оперативного проведения межоперационного и выходного контроля в технологическом процессе производства материалов, а также входного контроля материалов у потребителей. Формула изобретения Способ определения упругих характеристик твердых тел, заключающийся в том, что в исследуемом образце возбуждают акустические волны, измеряют параметры возбуждаемых акустических волн и волны комбинационной частоты, по которым судят об упругих характеристиках, о т и и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и определения температурнойзависимости путем измерения упругих характеристик при малых акустических давлениях, к исследуемому образцу дополнительно прикрепляют поглотитель у -излучения, определяют спектр поглоще ния у-излучения поглотителя при возбуждении акустических волн в исследуемом образце и без возбуждения, а об упругих характеристиках судят по результатам сравнения этих спектров.1760440 РУХ ОРХ г Какм(сел Составитель И, Техмищянктор А. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор П. Гереш изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3183 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5