Способ модуляции излучения и устройство для его реализации

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ оц 72816 6(51)м, К,2 с присоединением заявки Мо С 21 К 1/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 10 Изобретение относится к средстваьуправления коротковолновым( электромагнитным излучением и медленныминейтронами. Оно может использоватьсяв области обработки и передачи,информации, в рентгеновской, гамма - инейтронной спектроскопии, структурноманализе, а также в экспериментальнойтехнике,Известен способ модуляции рентге- .новского излучения, заключающийся втом, что рентгеновский пучок направляют на пьезоэлектрический монокристалл, который установлен в отражающем положении для длины волны Излучения в пучке и к которому прикладывают электрическое поле по требуемому закону (1),Такой способ не обеспечивает возможность .получения высоких частот ибольшой глубины модуляции.Наиболее близким техническимрешением является способ модуляциирентгеновского излучения путем изменения условй аномального прохождения излучения через монокристаллический материал при приложении к нему электрического поля в импульсномрежиме для создания акустических ко 30 лебаний (2, Устройство для реаЛизации способа содержит монокристалл,средства ориентирования монокристаллаотносительно модулируемого пучка исредства приложения электрическогополя к монокристаллу, таким образом;что осуществляется аномальное прохождение согласно эффекту Бормана. В устройстве предусмотрены средства длявведения в кристалл временных напряжений, нарушающих аномальное прохождение излучения. Кристалл изготовлениз пьезоэлектрика, а в качестве средства для введения напряжения использован источник электрического напряжения (импульсный), Прошедший черезкристалл модулированный пучок излучения направлен на регистрирующееустройство. Наиболее существенными недостатками известного способа и реализующего его устройства,являются:- малая частота модуляции, - малая глубина;модуляции.- необходимость отбора высококачественного бездислокационного монокристалла, в котором возможно аномальное прохождение излучения.монокристалл 2. К монокристаллу 2 спойощью контактов 3 и 4 от источникауправляющего напряжения 5 подаетсяуправляющее напряжение. Это напряжение вызывает в кристалле дрейф носителей, Если поле такое, что скоростьдрейфа носителей вьые фазовой скорости звука, то возбуждается генера"цйя йекогерентных акустических фононов. Интенсивность излучения, дифрагирующего на кристалле, зависитот движения кристаллической решетки,т,е, интенсивности некогерентныхакустических фононов и определяетсявеличиной и формой напряжения, приложенного к монокристаллу 2 от источника 5, Дифрагированный пучокмодулированного излучения проходит,через приемную щель б и регистрируется прибором 7,Для использования в качестве материала монокристалла 2 полупроводников или полуметаллов, обладающих пьезоэлектрическими свойствами уве" личивается взаимодействие потока носителей с колебаниями решетки, что приводит к увеличению инкремента нарастания,. Такими материадами являются Те, СЙЯ, СЙЯе, 2 по, СаАв, 2 пБЬ, ОаР и другие из соединений групп А-,В А-В и А(Вч.При йсйользований фоточувствительных образцов имеется возможностьуправлять частотой максимальной интенсивности генерации. Для этогопредусмотрен источник света 8, который освещ; ет кристалл 2 (фиг.2) .увеличение интенсивности света выэывает"Жопорциональное увеличениеконцентрации носителей и изменениечастбтй генерируемых фононов пропорЦионально концентрации в степени 1/2,Для уменьшения .электрическихпотерь и улучшения отвода тепла устройство выполнено следующим образом(фиг, 3),Слой полупроводника или полуметалла 2 наложен на пьезодиэлектрическиймонокристалл 2. Поле приложено с помощью контактов 3 и 4 вдоль границыраздела. Дрейф носителей происходит",в слое 2, они взаимодействуют сакустическими фононами через пьезопотенциал, обусловленный наличиемпьеэодиэлектрика. Пьезодиэлектриком.могут служить монокрйсталлы ЫОЬХЫЬОЗ В 1 аесао и ДР,Примером выполнения модулятора 2может служить образец фоточувствительного пьеэополупроводниковогомонокристалла сульфида кадмия длиной4 юю, шириной 1,5 мм, толщиной30 мкм, на концы которого нанесеныойические индиево-галлиевые контакты3 и 4. Ось симметрии кристалла С 4лежит вдоль длинной стороны. Вдольэтого же направления прикладывается35 40 4550 55 Формула изобретения 60 65 5 10 15 20 25 ЭО электрическое поле от источника 5,Дифракция излучения происходит наплоскости (1010), которая выходит наповерхность кристалла, или на плоскости (0002). Источник света 8 расположен над кристаллом и освещает его.Концентрация носителей в образцесоставляет величину 10 ю - 104 см з,при частоте генерации фононов от 10до 10 з Гц (в зависимости от фоточувствительности образца. и интенсивностисвета), Подвижность носителей 220250 смф с" В). Поле, приложенноек образцу, должно быть больше 820 В/смпри дифракции на плоскости (1010) ибольше 2 кВ/см при дифракции на плоскости (0002),При использовании образца изСаАв с концентрацией носителей= 1,4 10 см З при значении электрического поля Е 150 В/см вдоль направления 011 максимум интенсивностигенерации при Т 20 К - на частоте10 д Гц. Дифракция излучения производится на плоскости (400).Использование полупроводникового .или полуметаллического монокристалладля материала модулятора и возбуждениев нем генерации акустических фононовэлектрическим полем, приложеннымк кристаллу увеличивает частоту иглубину модуляции по сравнению сизвестными устройствами и дает возможность использовать для модуляцииразличные режимы дифракции - на отражение, на просвет, аномальную дифракцию.Испытания предложенного устройствапоказали, что параметры модуляциийэлучения выше, чем у известных устройств.Использование устройства в рентгеновской, гамма и нейтронной спектроскопии позволит повысить временную Разрешающую способность и точностьизмерений,Использование предлагаемого устройства для управления излучением в каналах передачи, где носителем является электромагнитная волна рентгеновского и гамйа-диапазона, позволитполучить более емкие каналы передачии обработки информации, а также решить проблему связи в непрозрачнойдля более низких частот среде, например, связь в межпланетной и околоземной плазме,1Способ модуляцииизлучения путем изменения условий прохождения или отражения излучения от монокристаллического материала при приложении к нему электрического поля, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью йовышения предельныхчастоты и глубины модуляции, в качестве моно, Фие,2 фиа.ЗСоставитель К.Кононовтор Л.Емельянова ТехредМ, Петко КорректорИ.МУск 1146/49 Тираж 505 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская набд,4/5 ака Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул, Проектна кристаллического материала использу. ют полупроводник или полуметалл "с концентрацией носителей в зоне проводимости не менее 10 см ф, ккоторому прикладывают электрическое поле, величина напряженности кото рого выбрана не меньшей, чем з/р где Чз - фазовая скорость распространения звука в монокристаллическом материале в направлении приложенного электрическогополя, а- подвижность носителейв зоне проводимости.2. Способ модуляции излучения поп.1, отличающий.ся 15 тем, что требуемую концентрацию носителей в монокристаллическом материале создают путем использования фоточувствительного полупроводника или олуметалла, который облучают излу . чением светового источника.3. Устройство для реализации спосо,ба модуляции излучения по п.1, содержащее монокристалл, средства ориентирования монокристалла относительно д 5 модулируемого пучка, средства приложения электрического поля к моно- кристаллу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что монокристалл выбран из бб10группы, состоящей из полупроводникови полуметаллов с собственной илипримесной концентрацией носителейв зоне проводимости не менее 10 см,4, Устройство по п,3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что молокристаллс укаэанными свойствами выполнен ввиде тонкбго слоя, нанесенного напьезоэлектрический кристалл, а средства приложения электрического поляориентированы по поверхности раздела между кристаллами.5, Устройство для реализации способа модуляции излучения по п,2,содержащее монокристалл, средстваориентирования монокристалла относительно модулируемого пучка, средстваприложения электрического поля кмонокристаллу, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в нем использован.фоточувствительный монокристалл полупроводника или полуметалла и вве"ден источник светового излучения вобласти спектральной чувствительностимонокристалла,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3832562, 250-503,опублик, 1975.2, Патент США Р 3991309, 250-272,опублик1976 (прототип).