к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Электроакустическое эхо (фононное, или поляризационное, эхо)

Электроакустическое эхо (фононное, или поляризационное, эхо) - появление дополнит. радиоимпульсов при воздействии на пьезоэлектрик двух или более радиоимпульсов. Э. э.- нелинейный эффект, наблюдаемый в пьезоэлектрич. монокристаллах, иногда в порошках пьезоэлектрич. кристаллов. Различают двухимпульсное и трёхимпульсное Э. э.

Для наблюдения двухимпульсного Э. э. исследуемый кристалл 2 (рис. 1) помещают в ёмкостный зазор СВЧ-резонатора или между обкладками конденсатора 1, включённого в контур ВЧ-генератора ЯМР-спектрометра 4. В момент времени t = 0 на образец подаётся сигнал - радиоимпульс с частотой заполнения w, а через промежуток времени t - второй импульс с частотой 2w. Эффект Э. э. состоит в появлении дополнит. сигнала (отклика) с частотой w через время t после подачи второго импульса. Этот отклик может быть задержан на любой, достаточно большой промежуток времени, не кратный времени прохождения звуковой волны в кристалле.

5105-34.jpg

Рис. 1. Схема наблюдения электроакустического эха в пьезо-электрическом кристалле, помещённом в электрическое поле: 1- конденсатор; 2-кристалл; 3-акустические волны; 4- импульсный ЯМР-спектрометр.

5105-35.jpg

Рис. 2. Временное распределение импульсов двухимпульсного (а)и трёхимпульсного (б)электронного эха.


Механизм эффекта двухимпульсного Э. э. состоит в следующем. Радиоимпульс в момент t = 0 (рис. 2, а)возбуждает с поверхности пьезокристалла УЗ-волны, к-рые распространяются в глубь кристалла. Частота этих волн равна со, волновой вектор равен k, а амплитуда зависит от анизотропии пьезоэлектрич. свойств и упругости кристалла, его ориентации в электрич. поле конденсатора, качества обработки поверхности и амплитуды возбудившего их электрич. поля. Поле радиоимпульса с частотой 2w, подаваемого в момент времени t, взаимодействует нелинейно с системой бегущих УЗ-волн. Это взаимодействие обусловлено нелинейностью пьезоэффекта. Как видно из дисперсионной диаграммы (рис. 3, а), взаимодействие прямой акустич. волны (w, k)и внеш. электрич. поля (2w, 0) приводит к генерации обратной волны (w, - k). Поэтому второй импульс с частотой 2w в момент t меняет направление распространения всех акустич. волн на обратное, а ещё через один промежуток времени t эти волны приходят в исходные точки, т. е. на поверхность пьезоэлектрич. кристалла, причём в момент прихода все волны вновь находятся в фазе. На поверхности кристалла происходит преобразование акустич. волн (w, k)в электрич. сигнал с частотой w, к-рый и воспринимается как отклик, т. е. сигнал Э. э. Амплитуда последнего зависит от эффективности преобразования переменного поля в УЗ-колебания и обратно, от затухания УЗ-волн в кристалле, а также от степени нелинейности. Форма импульса определяется анизотропией линейных и нелинейных пьезоэлектрич. коэффициентов. При увеличении времени задержки t амплитуда импульса Э. э. уменьшается, т. к. увеличивается время пробега ультразвукового импульса и его затухание в кристалле. В принципе, величина т может быть значительно больше времени пробега звука в кристалле в одном направлении, т. е. волна до поворота её вторым импульсом может испытывать многократные отражения. Такой эффект наблюдается в пьезоэлектрич. порошках. Понижение температуры снижает поглощение УЗ-волн и, следовательно, увеличивает сигнал Э. э.

5105-36.jpg

Рис. 3. Дисперсионные диаграммы, поясняющие образование двухимпульсного (а)и трёхимпульсного (б)электроакустического эха.


Трёхимпульсное эхо наблюдается примерно по такой же схеме, но в этом случае, помимо второго импульса в момент t (рис. 2, б), на кристалл подаётся ещё третий импульс в момент Т с частотой 2w. При этом отклик наблюдается в момент Т+t, Временная структура наблюдаемых в этом случае сигналов более сложна. При этом, как и раньше, первый импульс возбуждает с поверхности пьезоэлектрика УЗ-волны, распространяющиеся по всем направлениям в глубь кристалла. Второй импульс в момент t производит две операции: возбуждает, как и первый, УЗ-волны и меняет на обратное направление распространения акустич. волн, возбуждённых первым импульсом. Т. о., в кристалле навстречу друг другу распространяются прямые и обратные волны, нелинейное взаимодействие к-рых приводит к появлению в пространстве взаимодействия постоянной составляющей, как это следует из дисперсионной диаграммы (рис. 3, б). При наличии в кристалле примесей постоянная составляющая выводит их из состояния равновесия, и т. о. в пространстве фиксируется информация о взаимодействии прямой и обратной волн. Третий импульс в момент времени Т воздействует на неоднородные в пространстве примесные состояния и возбуждает акустич. волну, к-рая от этих примесей распространяется к поверхности кристалла, где благодаря пьезоэффекту восстанавливается в виде электрич. сигнала. При этом время Т должно быть меньше времени релаксации, в течение к-рого восстанавливается равновесное распределение примесей, нарушенное взаимодействием волн. При низких темп-pax время Т может достигать ~ 1 мес.

С физ. точки зрения эффекты двухимпульсного и трёх-импульсного эха подобны явлениям генерации обратной волны и акустич. памяти (см. Акустоэлектроника ).Однако детальная картина Э. э. значительно сложнее. Эксперименты по Э. э. проводят на частотах от неск. десятков МГц до неск. ГГц. В пьезоэлектрич. порошках сигнал отклика возрастает на резонансных частотах частиц порошка. Эффект Э. э. типичен для акустоэлектроники в том смысле, что преобразование электрич. сигналов осуществляется посредством акустич. волн. Он может найти применение в системе обработки радиосигналов.

В. Е. Лямов.

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution