|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Излучение гиперзвука |
 | |
Анимация
0
Описание
Современные методы излучения (И) гиперзвука (ГЗ) искусственным путем так же как и методы излучения ультразвука (УЗ) основываются на использовании пьезоэлектрическиго эффекта и магнитострикции. Общие физические принципы излучения ГЗ и УЗ-волн одинаковы (см. описания эффектов “Излучение звука”, “Пьезоэлектрический эффект”, “Магнитострикция”, “Ультразвук”). Излучение очень коротких волн ГЗ-вой частоты происходит вследствие малости размеров излучающих преобразователей. Их получают, например, путем вакуумного напыления пленок из пьезоэлектрических материалов, главным образом пьезополупроводников CdS, ZnS, ZnO, на торец звукопровода в виде монокристаллического стержня из сапфира, рубина, кварца и др. Такие излучатели ГЗ получили название пленочных. Применяют пленки и из магнитострикционных материалов - никеля, пермаллоя.
Для И ГЗ используется также метод, отличающийся от методов, применяемых на УЗ-вых частотах. Пьезоэлектрический кристалл помещается торцом в СВЧ электрическое поле (в большинстве случаев - в объемный резонатор) и, вследствие граничного скачка диэлектрической проницаемости на поверхности кристалла появляются заряды, меняющиеся с частотой поля и сопровождаемые переменной пьезоэлектрической деформацией. Эта деформация затем распространяется в виде продольной или сдвиговой упругой волны: тип волны зависит от направления напряженности поля относительно поверхности кристалла.
Аналогично осуществляется И ГЗ с поверхности магнитострикционных кристаллов, только в этом случае торец кристалла помещается в СВЧ магнитное поле, и для получения той же частоты упругой волны, что и частота поля, требуется дополнительное постоянное магнитное поле. Основные трудности СВЧ-методов генерации и приема ГЗ связаны с малой эффективностью преобразования электромагнитной энергии в акустическую.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Гиперзвуковые методы широко используются для исследования свойств и структуры твердых тел, пьезоматериалов, спин-фононных взаимодействий и др.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Метод, с помощью которого можно излучать и принимать ГЗ в гигагерцевом диапазоне частот при исследовании пьезоэлектрических материалов, схематически представлен на рис. 1.
Схема устройства для генерирования и регистрации гиперзвука с помощью двух СВЧ-резонаторов
Рис. 1
1 - излучатель;
2 - приемник;
3 - кварцевый стержень.
Цилиндрический кварцевый стержень с плоскопараллельными торцами длиной около 3 см и диаметром 3 мм проходит из одного резонатора в другой. В левом резонаторе волны генерируются на торце кварцевого стержня, а с резонаторе, который показан на рис. 1 справа, звуковая энергия преобразуется обратно в электромагнитную на противоположном торце стержня. Упругая волна ГЗ-вой частоты распространяется в стержне, как в волноводе. В нижней части ГГц-ового диапазона частот применяются коаксиальные линии и резонаторы, а на частотах около 10000 МГц используются волноводные системы. Можно работать только с одним резонатором, измеряя затухание и скорость звука при работе “на отражение”.
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская энциклопедия, 1979.
2. Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела.- М.: Мир, 1972.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
