Поверхностные волны усиление

На экране дефектоскопа видны два эхо-сигнала. Первый — отражение поверхностных волн от кромки, второй—отражение поперечных волн от дефекта. В ряде случаев, если валик усиления имеет плавный переход, то первого сигнала может и не быть. [c.123]

В настоящее время по поверхностным волнам в кристаллах имеется очень много работ. Теоретически и экспериментально показано, что поверхностные волны существуют в большом множестве реальных кристаллов. В целом ряде работ исследованы методы возбуждения и приема высокочастотных поверхностных волн в кристаллах [10], вопросы существования и распространения в кристаллах различных симметрий [9], взаимодействие с электронами в полупроводниках, включая усиление волн постоянным [c.21]

Для целого ряда акустоэлектронных устройств и приборов весьма интересным представляется получение и исследование непрерывного режима усиления звуковых поверхностных волн дрейфом электронов в полупроводниковых кристаллах. Эта экспериментальная задача рассматривалась в ряде работ [14, 15, 166, 194]. Приведем здесь схему опыта и основные результаты такого исследования, основываясь на работе [14]. [c.243]

В качестве множителя Im Ф содержит выражение (1 — vj ) и, следовательно, при с поглощение должно смениться усилением рассматриваемая поверхностная волна Лява будет нарастать. Анализ показывает, что коэффициент усиления на заданной частоте существенно зависит от концентрации носителей в полупроводнике при малых До имеем 1ш/с Др- при больших будет Im к 1/Ло- Наоборот, при заданной концентрации носителей частотная характеристика усиления имеет максимум. [c.247]

Из рис. 3.25 видно, что пьезоэффект, как и в случае объемных волн, всегда увеличивает фазовую скорость поверхностной волны. Однако степень влияния пьезоэффекта на волну, т. е. величина К% , зависит не только от вида волны и симметрии кристалла (как у объемных волн), но, как уже отмечалось, и очень существенно от кривизны поверхности. При увеличении кривизны возрастает и для кристаллов первой группы может заметно превышать — квадрат коэффициента электромеханической связи для объемных волн (это может быть полезно при возбуждении поверхностных волн и их электронном усилении). В целом для поверхностных волн в кристаллах первой группы существенно больше, [c.259]

При этом потери энергии в поверхностной волне вследствие излучения компенсируются усилением, создаваемым дрейфом носителей в полупроводнике. [c.80]

Представим себе, что пьезоэлектрик класса бтш, поверхность которого содержит главную ось симметрии (.0Z), граничит без акустического контакта с полупроводником, в котором дрейфуют носители в направлении внешнего поля Ео, параллельного оси ОТ. Рассмотрим усиление сдвиговых поверхностных волн, распространяющихся вдоль приложенного поля (по терминологии обзора [137], такая система представляет собой слоистый усилитель без акустической связи). [c.147]

Видно, что коэффициент усиления (ослабления) звука, определяемый как 1т 6р, пропорционален и ,а не и , как в объемном случае, т. е. он существенно меньше. Этот результат специфичен только для сдвиговых поверхностных волн и только при усилении носителями, дрейфующими вне пьезоэлектрика. [c.149]

Рис. 111.17, Зависимость коэффициента усиления сдвиговых поверхностных воли а от отношения скорости дрейфа к скорости сдвиговых поверхностных волн в системе иодат лития — кремнии. Зазор л, мкм I — 0,1 2 — 0,3 3 — О 6, Х = ЬО мкм.

Полученные экспериментально зависимости коэффициента усиления поверхностных волн а от параметра 6 = Vo/s показаны вместе с расчетными кривыми на рис. П1.17, П1.18. При расчете [c.150]

Рассмотрим теперь особенности усиления сдвиговых поверхностных волн в том случае, когда электроны дрейфуют внутри пьезокристалла (класс бтт). Исходная система уравнений имеет вид [c.151]

Мы учли, что параметр взаимодействия (Уй — Ум)/у< = эф <С1, и опустили члены, пропорциональные его квадрату. Частотная зависимость (со) в основном совпадает с зависимостью коэффициента усиления сдвиговых поверхностных волн (7.4). При [c.154]

Васькова В. И., Викторов И. А. Исследование усиления ультразвуковых поверхностных волн в кристаллах сульфида кадмия.— Акустич. журн., [c.230]

При усилении поверхностных волн можно использовать слоистые структуры из разных материалов, так что звукопровод и слой полупроводника, Б к-ром происходит дрейф носителей, [c.359]

НЫЙ усилитель, рис. 5,в и 5,г). В качестве звукопровода можно использовать подходящий полупроводниковый кристалл (напр., кремний), а для достижения хорошего взаимодействия и возбуждения поверхностной волны на его поверхность нанести тонкую пьезоэлектрич. плёнку. В нек-рых случаях взаимодействие в слоистой структуре осуществляется через жидкость (рис. 5, ). Применение слоистых структур улучшает характеристики усилителей УЗ и позволяет осуществить непрерывный режим усиления. [c.360]

Подъем вибратора приводит к усилению поверхностной волны, поскольку увеличивается расстояние прямой видимости. Увеличивается также угол наклона луча, приходящего в точку приема, в результате чего прямой и отраженный от земли лучи в меньшей степени гасят друг друга. [c.212]

На границах кристаллов могут существовать всё те же типы ПАВ, что и в изотропных твёрдых телах, только движение в волнах усложняется. Вместе с тем анизотропия твёрдого тела может вносить нек-рые качеств, изменения в структуру волн. Так, на нек-рых плоскостях кристаллов, обладающих пьезоэлектрич. свойствами, волны типа волн Лява, подобно волнам Рэлея, могут существовать на свободной поверхности (без присутствия твёрдого слоя). Это т. н. электрозвуковые волны Гуляева — Блюштейна. Наряду с обычными волнами Рэлея в нек-рых образцах кристаллов вдоль свободной границы может распространяться затухающая волна, излучающая энергию в глубь кристалла (вытекающая волна). Наконец, если кристалл обладает пьезоэффектом и в нём есть поток электронов пьезополупроводниковый кристалл), то возможно взаимодействие поверхностных волн с электронами, приводящее к усилению этих волн (см. А кустоэлектронное взаимодействие). [c.650]

В последние годы для контроля стыковых сварных соединений труб все шире стали использовать раздельно-совмещенные пьезопреобразователи хордового типа, изготовляемые, например, НПП Политест (Г.А. Гиллер, Л.Ю. Могильнер). Эти пьезопреобразователи позволяют за счет расхождения ультразвукового пучка в пределах толщины стенки обеспечить Практически равномерное (с одинаковой чувствительностью) прозвучивание всего сечения сварного шва прямым лучом и в значительной мере избавиться от помех, возникающих при использовании совмещенного преобразователя сигналов от неровностей валиков усиления сигналов, возбуждаемых поверхностными волнами реверберационных шумов совмещенного пьезопреобразователя. [c.155]

В настоящей монографии кратко и систематизированно описаны основные физические свойства и характеристики многочисленных типов звуковых (упругих) поверхностных волн, дана их классификация. Весьма подробно изложены вопросы возбуждения (приема) и распространения в твердых телах различной формы поверхностных рэлеевских волн, являющихся основным и наиболее широко используемым на практике типом звуковых поверхностных волн. Теоретически и экспериментально рассмотрены звуковые поверхности ные волны в пьезоэлектрических кристаллах, включая их возбуждение (прием), взаимодействие с электронами (усиление волн постоянным электрическим током) и распространение по цилиндрическим поверхностям. Отмечены многочисленные практические применения звуковых поверхностных волн. [c.2]

Данная часть посвящена поверхностным волнам в пьезоэлектрических кристаллах — изоляторах и пьезоэлектрических кристаллах — полупроводниках. Из очень обширного круга вопросов, связанных с зтой темой, мы выбрали три наиболее важных (с практической точки зрения) возбуждение волн металлическими электродами, взаимодействие с электронами и распространение по цилиндрическим поверхностям. Каждый из указанных вопросов Связан с новым эффектом или с новой технической перспективой. Так, возбуждение волн гребенчатыми металлическими электродами за счет собственного пьезоэффекта среды, как уже отмечалось выше, позволило получить поверхностные волны с частотой 10 —10 Гц. Взаимодействие волн с электронами через пьезоэффект кристалла привело к возможности прямого усиления упругих волн постоянным электрическим током и к возможности определения электрических характеристик кристалла акустическими методами. Существование для ряда кристаллических симметрий поверхностных волн на цилиндрических поверхностях кристаллов позволило осуществить очень большие пути пробега волн в образцах малых размеров за счет многократного огибания волнами цилиндра в направлении, перпендикулярном образующей цилиндра, что принципиально важно для акустических фильтров и ультразвуковых линий задержки на больщун) длительность й высокую несущую частоту. [c.174]

Отметим, что при рассматриваемом способе усиления звуковых поверхностных волн мощность, выделяемая в единице объема полупроводника, может быть значительно снижена, если использовать полупроводник с большой подвижностью носителей. Так, для чистых образцов InSb при По ii 10 см и подвижности 10 см -В с рассеиваемая мощность составит около 0,1 Вт/см , что значительно меньше, чем при усилении в dS. [c.248]

Более перспективным оказывается усиление поверхностных волн. Одно из преимуществ состоит в том, что взаимодействие ПАВ с носителями может происходить в тонком приповерхностном слое ( 1), в результате чего перегрев снижается и возможна работа усилителя в непрерывном режиме. Известно два основных конструктивных варианта усилители ПАВ на монолитном иьезоиолу-проводнике [67, 68] и усилители на базе слоистой структуры из пьезодиэлектрика и полупроводника, предложенные Ю. В. Гуляевым и В. И. Пустовойтом [69] ), В последнем случае взаимодействие электронов полупроводника с ПАВ, распространяющейся в основном в диэлектрике, осуществляется посредством экспоненциально спадающего электрического поля волны, проникающего в полупроводник. Описанная слоистая система обладает рядом до- [c.328]

На процесс усиления звука нелинейность оказывает вредное влияние, приводя к уменьшению коэффициента усиления и вследствие этого к ограничению динамического диапазона усилителей. Но нелинейные [явления могут быть обращены и на пользу в устройствах обработки сигналов, использующих различные взаимодействия акустических волн с электрическими и механическими полями и между собой. Вследствие своей высокой эффективности в большинстве устройств используется токовый механизм нелинейности, обус-ловленный взаимодепствием зву-ковой волны с электронами. В настоящее время [70] наиболее существенным применением не только нелинейных акустоэлектронных явлений, но и взаимодействий звука с электронами вообще являются конвольверы на ПАВ, или устройства свертки и корреляции, принцип действия которых основан на встречном взаимодействии двух поверхностных волн (рис. 12.18). Конструкция типичного конвольвера, использующего токовый механизм нелинейности полупроводника, в сущности не отличается от конструкции усилителя ПАВ на основе слоистых структур (ср. рис. 12.16). Если на входы 1 м 2 такого устройства подаются амплитудно-модулиро-ванные электрические сигналы с частотами заполнения (Oj и (Оз (обычно ui=(i)2= i) — см. ниже), то в пьезоэлектрике возбуждаются две встречные поверхностные волны, временные множители которых удобно записать в виде [c.333]

Интегрально-оптический анализатор спектра представляет собой гибридную интегральную систему (рис. 8.5, а), содержащую подложку с волноводным слоем 4 и линзовыми фокусирующими элементами для преобразования оптического пучка 6, 8, устройства для возбуждения и поглощения поверхностных акустических волн 3, 7, полупроводниковый на СаА1Ав лазер 9 и матрицу фо-тодриемников 5. При изготовлении анализатора спектра использована хорошо отработанная технология формирования одномодовых диффузионных волноводов, геодезических асферических планарных линз, решена проблема стыковки полупроводникового лазера и матрицы фотоприемников с оптическим волноводом. В анализаторе спектра СВЧ сигнал поступает на приемное устройство 1 и смешивается с сигналом гетеродина 2 таким образом, чтобы промежуточная частота находилась в полосе преобразователя ПАВ. После усиления сигнал поступает к преобразователям ПАВ 3. При взаимодействии ПАВ с оптической поверхностной волной в результате брэгговской дифракции происходит сканирование оптического луча на угол, пропорциональный частоте анализируемого сигнала. Пучок фокусируется с помощью интегрирующей линзы 6 и попадает на линейку фотоприемников 5. Например, в интегральном анализаторе спектра на ниобате лития (центральная частота прибора 600 МГц при ширине полосы 400 МГц для обеспечения хорошей фокусировки асферические геодези- [c.153]

Значительно более разнообразные ситуации возникают в ограниченных ньезоэлектриках. В частности, в слоистых структурах пьезодиэлектрик — полупроводник возможен заметный обмен энергий между подсистемами даже в отсутствие акустического контакта вследствие приповерхностных сопутствующих колебаний. Такой обмен энергией может приводить к поглощению и усилению как объемных, так и поверхностных волн в пьезокристалле (см. 7 гл. III). В этом параграфе мы рассмотрим более подробно усиление и поглощение сдвиговых акустоэлектрических волн при отражении от полупроводника в слоистой структуре кубический пьезокристалл — полупроводник с током. Оси координат, ориентацию и расположение пьезокристалла выберем такими же, как в 1 настоящей главы. Полупроводник, в котором течет ток, созданный внешним постоянным полем Е = О, Ео, 0), занимает полупространство а < О, акустический контакт между средами отсутствует. В объеме пьезоэлектрика задана сдвиговая волна со смещением и = О, О, U exT i(.—qoX + ру — ot) и углом скольжения 0, qo = к sin 0. Полное решение в пьезокристалле, описывающее СПК, падающую и отраженную волны, дается выражениями (1.13), поскольку удовлетворяет исходным уравнениям (1.9). Возмущения, возникающие в плазме полупроводника, описываются линеаризованными уравнениями (5.1) —(5.2) [c.75]

Вопросам усиления поверхностных волн в пьезоэлектриках посвящено большое количество исследований (см. [16, 1371). Это обстоятельство объясняется значительными преимуществами, которыми ПАВ обладают в акустоэлектронике и технике СВЧ. Скорость поверхностных волн меньше, чем скорость наиболее медленной ветви объемных волн, поэтому для создания сверхзвукового дрейфа электронов требуются меньшие электрические поля. С другой стороны, проблемы управления распространением волн, отвода акустической энергии и выделяемого тепла, анализа спектра возбуждаемых волн решаются для поверхностных волн значительно легче, чем для объемных. Наконец, при усилении поверхностных волн существует уникальная возможность разделить полупроводник с дрейфующими носителями и пьезоэлект-рик-звукопровод, что отмечалось еще в первых теоретических работах по усилению ПАВ в ограниченных кристаллах [29, 30]. [c.147]

Экспериментально исследованы самые различные усилители поверхностных волн, различающиеся геометрией, подбором кристаллов, типами згпругих волн и т. д. Соответствующие результаты можно найти в обзорах [16, 137]. Теоретический расчет усиления ПАВ довольно громоздок, так как речь идет о взаимодействии четырех-пяти нормальных колебаний звука, электрического поля и плотности носителей тока в ограниченной среде. В связи с этим, следуя общей концепции книги, мы рассмотрим лишь простейшие ситуации, допускающие аналитическое исследование. [c.147]

Экспериментально усиление сдвиговых поверхностных волн в пьезополупроводниках наблюдалось на образцах С(13 и СаАз [139—141]. Однако использованные в этих экспериментах образцы были недостаточно длинными и обладали относительно слабым пьезоэффектом, так что поверхностная волна, строго говоря, не успевала сформироваться (см. 3 гл. IV). В связи с этим результат экспериментов, по-видимому, относится в основном к усилению объемной сдвиговой волны. [c.153]

Усиление поверхностных акустических волн. Нархболее эффективно применение У. у. для поверхностных волн, что обусловлено рядом причин существуют эффективные методы возбуждения и приёма поверхностных волн, прп к-рых потери на двойное преобразование не превышают нескольких дБ удаётся значительно уменьшить коэфф. отражения от торцов кристалла и от преобразователей, что снижает вероятность самовозбуждения усилителя и соответствующие шумы легче осуществить наиболее выгодный тепловой режим усилителя, т. к. скорость поверхностных волн самая низкая и соответственно меньше дрейфовое напряжение легче осуществить хороший теплоотвод. [c.359]

Действенный способ выделения ложных сигналов основан на изменении их амплитуды при нажатии пальцем или тампоном, смоченным в масле, на точку, в которой отражается или через которую проходит луч, вызываюп ий ложный сигнал. Очень хорошо демпфируй ются таким образом поверхностные волны, несколько хуже — поперечные волны при наклонном падении, еще хуже — продольные волны и практически не реагируют на нажатие поперечные волны, падающие на демпфируемую поверхность перпендикулярно. Нажимая пальцем на валик усиления сварного шва (рис. 71,6), внутреннюю поверхность цилиндрического отверстия (рис. 71, з) или на любую точку верхней грани образца (рис. 71, ), следует выделить из последовательности импульсов на экране те, которые меняют свою амплитуду. Они будут соответствовать ложным сигналам. [c.152]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...