Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 98
Текст из файла (страница 98)
е. поглощению звука. Этот механизм поглощения наа. механизмом Ландау — 1'умера. Решйточное П. з. является основным механизмом поглощения в чистых ПОГЛОЩВНИП ВВУКА Табл. 4.— Поглощение анука и нснотормх кристаллах ' ин и пи он ннс нам нйо йнй Цк Ес н .фи ни Й р м й ыа :0 Бп Тип волны Крис салл Кюцзц ось Х ЗОО 1 ЗОО 1 проиольнэя попереч пан быстрая поперечнан меплен- ная 300 1 0,8 0,5 Сапфир ось 2 ось С ось С зоо 300 1 300 9 300 1 продоль- нан ! 15 Ругнл проноль- иан 0 О,З 20 1 ЖЕЛЕЭОИО- трнсемй гранит 100 ЗОО ! понереч- нан Алюмоиттр некий гранат 100 0,2 ЗОО 1 ЗОО 9 ЗОО 9 продал ь- ная 0 25 — ЗО 15 ось С БОРИЛЛ .
продоль- на а Ннобат литик . ось С 0,3 ЗОО 1 300 9,4 проаоль- наа 27 При темп-рах Т(10 К коафф. П. з. не зависит от темп-ры; н интервале темп-р 20 — 100 К имеется область резкого возрастания коэфф. П, з., где зависимость и от Т для разных кристаллографич. ориентаций изменяетсн от 22-ТО до и-Т'1 при темп-рах выше бездислокационных кристаллах диэлектриков, в к-рых другие факторы скааываются слабо. Поэтому такие кристаллы могут обладать очень малым козфф. П. э.
Весьма малое поглощение при комнатной темп-ре было обнаружено в топазе, берилле, сапфире (табл. 4). Коэфф. П. а. в этих неществах при частоте 9 ГГц составляет величину-15 дБ)см. Козфф. П, а. в желеаоиттриевом гранате, к-рый тоже обладает малым поглощением, составляет-252дБрсь! при той же частоте. Температурная зависимость коэфф. П. а. н диэлектриках имеет характерный вид, покааанный на рис.
4 для кристалла А1,00. 100 К коэфф. П. а, вновь почти не зависит от темп-ры. Такой ход темп-ры можно объяснить соответствующей зависимостью для С! и к — ф-ла (3). ЗО 2.0 22 02 22 02 02 ь О.Н О Оз ООО ооз ОМ 0,0~ 2 0 И 20 20 0 0 00 202 202 ЗОО г;трк э Рно. 4. Записнмсст косффнииснтоэ поглощении в мононристалле А1,0, от температуры Нла пронольннх и снеигоэмх ультраэнуконых волн с частотой 1 Г1'н, распространнэзщихся вдоль осн с П.
э. в монокристаллах зависит от направления распространения волны относительно кристаллографич. направления (См. Распространение ультраээука в кристаллах). Кроме того, оио сильно зависит от наличия примесей. Последние могут ие только изменять величину коэфф. П. з., но и влиять на характер его температурной зависимости. Напр., в кварце наличие примесей приводит к появлению пиков на аависимости и от Т. Коэфф. П.
а. в синтетич. кварце при нек-рых темп-рах может на 2 — 3 поридка превышать коэфф. П. э. в натуральном кварце. В металлах н полупроводниках, кроме решеточного П. а., описанного выше, а также термоупругого и связанного с внутренним трением, имеется ещб специфич. поглощение, связанное с ээаимсдсйстэиэм ультраээука с электронами прээсдимссти. В металлах эти эффекты станонятгя эаметнымн при темп-рах ниже примерно 10 К. При переходе металла н сверх- проводящее состояние П. з. уменьшается. Прн наложении магнитного поля, разрушающего сверхпроводимость, поглощение возрастает. Взаимодействие УЗ с носителями тока в полупроводнине при наличии внешнего электрич, поля может привести к появлению отрицательного П.
з., т. е. к усилению ультраээука. ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА 263 В ферромагнотиках имеется дополнительное П. з., обусловленное эффектом магнитострикции. Под действием упругои волны в них возникают локальная переменная намагниченность и связанные с ней потери зпоргик, в первую очередь потери на тони Фуко и магнитный гистерезис. Эти потери, вызывающие П. з,, зависят от частоты. Зависимость магнитострикционных и магнитных характеристик вещоства от состояния нанагниченности также влияет на П. з.
(ркс. 5). В частности, прн нало- е 32 2,4 0,8 О 1 2 3 4 5 0. вгв Рке. 5. Зависимость козФФициекта погзоШеиик ультразвука резличкых частот е кекеке от магнитной индукции Н орк распространении здоиь оек П 10). 1кенки внешнего магнитного поля иоэфф. П, з, уменыпается.
а с росток частоты растет. В нек-рых веществах взаимодействие УЗ с системой ядерных спиноз или же с электронными спинами парамагпитпых центров может приводить к резонансному поглощению УЗ (см. Акустический каралагиитиий резонанс, Акустический ядерный .казиитиый рвзекаие) В полпкристаллах как величина коэфф. П, з., так н его частотный ход зависят от соотношения между размерами крнсталлята а, длиной тепловой волны Л =.
)/27'ш и длиной волны звука ).. При низких частотах (ю <( У(аз, где У = х)РСР— коэфф. томпературопроводности) коэфф. П. з. пропорционален юь. На высоких частотах, т. е. прн ш,'ус7а, снова имеет место зависимость сс-шз, а в обла сти частот при 7(!аз((ю((г(а коаффицкент П. з.
пропорционален )/ш. Наличие других эндов неоднородностей также приводит к увеличению П. з. Аналогичный характер имеет поглощение поперечных волн в тонких пластиннах н стержнях, где толщина пластинки играет ту же роль, что и размеры кристаллита в поликристаллах. При фазовых переходах 2-го рода П. з, аномально возрастает с приближением темп-ры к темп-ре перехода Ты что связано с ростом термодинамич. флуктуаций. С ростом интенсивности авука становятся существенными нелинейные эффекты, к-рые приводят к зависимости коэфф.
П. а. от анплитуды (см. Невиивйиое пегвеи7еиие звука). Методы измерения П.з. разнообрааны и зависят от вещества, в к-ром П. з. измернется, диапазона частот и величины коэфф. П. з. Во всех методах измерении важно выделить истинное поглощение и отделить его от других явлений, приводящих к уменьшению амплитуды звука, таких, как сферич. расхождение, дифракцпокные эффекты, рассеяние (см. Затухание звука), а также пОтери На склейнах и пр, Основные группы методов изиерения П. зц методы, основанные на намерении радиационного давления звука пли же непосредственном намерении амплитуды звуковой волны в зависимости от расстояния (часто используется в жидкостях), метод УЗ-ваго иктерфврелетра (исиольэуотся в газах при намерении на высоких частотах), метод реверберации (испольвуется на низких частотах), оптич.
метод, калориметрич. метод и импульсный метод. Из всех перечисленных методов импульсный является наиболее точным и универсальным. Он позволяет измерять поглощение с точностью до нескольких процентов. лита ландау л. Д., лийшкц Р.. М., Мехаакка сплошных еред, 2 кзд, М., 1053; Б е р г к а к Л., Ультразвук к его орккекекке е звуке й техккке, оер. с кек., 2 кзд., М., 1957; Михайлов Н. Г., полозьев В. А., Оырккк о з Ю. П..
Основы молекулярной акусткки, М., 1964; Юкзическае акустика, оод ред. У. Мззока, пер, с англ., т. 1, ч. А, М., 1966, гл. 4; т. 2, ч. А, 1968; т. 3, ч. В, 1968, ги. 5 к З; т. 4,ч. Б. 1970 гл. 2; Т р у ел к Р., 9'л ь 5 е у к х1., 7 к к Б., Ультразвуковые методы е Фкзкке твердого тела, пер, е англ, М., !972; А л Ф р е й Т., Мехеккчеекке ееойстза покакерое.
вер. е ПОЛЕВОЙ ПРЕОВРАПОВАТРЛЬ англ., М., 1952; Т Р е л е а р Л., Фязп«а увругостя каучука, пер. с англ., М., 1955; К е л е с л и «о е А. Е., Ультрезву>лидие язмеревяя, М., 1979; Йе г «ге ! й К., й | 1 и т > 1 «Т., Аьвпгрь!оп аяй й>прет. я!ев п1 и!1гапотс ма~ее, Е. У.— ! ., 1959.
А. Л. Ппл «ппп. ПОЛЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ— пьеппяелупрпееднияпаый дрепбраепаатель, в котором обедненный носителями заряда слой у поверхности пьезополупроводника получается с помо!пью эффента поля, который состоит в том, что носители электрического заряда, напр. электроны в пьезополупроводнике я-тина, вытесняются вне!пним электрич. полем Е (рис.) от поверхности в глубину кристалла, образуя у поверхности слой с пониженной концентрацией свободных носителей заряда. Толщина обедненного слоя й зависит от величины Е'. В простейшем случае отсутствия начального искривления анергетическнх зов полупроводника вблизи поверхности и малых значений Е й- гд, а в пг* случае Е )) й Т(егд й — аЕ.
Здесь аег гд — дебаевская длина, е — заряд алектрона, йе — Бпльцмаиа япгтпяя- Схема палевого преобразователя: ебедкзяяый васятелями заряда слой; з — металлический влектрод; и — воздушный зазор; а — емяческяй контакт; я — дьезепплупзпзпдяя«оный кристалл; Š— ястечяяи постеяянега яапражеяяя; à — дыепдочастетяый генератор; а — ия- дуктизяпсть. яая, Т вЂ” абсолютная темп-ра. Оценки по приведенной ф-ле показывают, что в материалах типа Сйб или СаАз при Š— 1 — 100 ЕВ>см можно получить значения й, обеспечивающие работу преобрааователя в диапазоне частот 100 МГц — 10 ГГц.
При переменных электрич. полях, сравнимых по величине с Е, П. и. становится нелинейным, аналогично ярепбраепеателю с эаяырающым слоем. Литл Гуляев Ю. В. я др., «Фяая«а я техника пелупрпепдвяяое», 1968, т. 2, Ьа 8, с. 1252 — 54. Е. К. Грит «и. ПОЛУПРОВОДНИКИ вЂ” группа веществ, занимающих промежуточное положение между хорошими провод- иикамн и диэлектриками, удельног сопротивление к-рых лежит е области от 10 з до 10' Ом.см. Характерная особенность П. — высокая чувствительность их свойств к рааличныи внешнии воздействиям (изменению темп-ры, освещению п др.), а также к введению малых добавок примесей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
