2.3.1 Установка по измерению пироэффекта динамическим методом

Как отмечалось ранее, суть динамического метода состоит в регистрации пиросигнала при периодическом нагреве и охлаждении образца модулированным тепловым потоком. В первых экспериментах по исследованию пиротока динамическим методом [88-91 ] в качестве теплового источника использовались излучения лазера или лампы накаливания, прямоугольная модуляция теплового потока осуществлялась с помощью вращающегося обтюратора.

Решение проблемы состоит в замене механического прерывания теплового потока электронным. Это возможно только при использовании безинерционного источника тепла. Такими источниками являются ИК- светодиоды или полупроводниковые лазеры. Модуляция излучения ИК- светодиода производится от генератора прямоугольных импульсов с помощью преобразователя напряжение-ток, что позволяет использовать в эксперименте генератор сигналов специальной формы и увеличить диапазон частот модуляции теплового потока. Для увеличения мощности теплового потока и равномерного освещения исследуемого образца в эксперименте в качестве ИК-светодиода используется излучатель ОСр3А-920. Для избегания внешних наводок, использовался специальный держатель (рис. 2.11).

Рис.2.11. Вид держателей для проведения пироэлектрических измерений

Блок-схема установки для проведения экспериментов по пироэлектрическим измерениям представлена на рисунке 2.

с помощью генератора сигналов специальной формы. Запись пиросигнала проводилась с использованием 12-ти битного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В качестве усилителя использовался преобразователь ток-напряжение с коэффициентом 250 В/мкА и полосой пропускания до 1 кГц на базе микросхемы операционного усилителя ОР297 для исследования массивных образцов и с коэффициентом 25 В/мкА и полосой пропускания до 20 кГц на базе AD822 для исследования тонкопленочных материалов.

Рис. 2.12. Блок-схема установки по исследованию пироэлектрического

эффекта динамическим методом

Для анализа пироотклика также необходимо знать направление спонтанной поляризации в исследуемом образце. Направление вектора поляризации вблизи поверхности образца определяется путем сравнения на экране осциллографа фазы опорного сигнала (подаваемого с генератора на ИК-диод) с фазой пироэлектрического сигнала. В геометрии держателя, когда сигнал снимается с нагреваемой ИК-диодом поверхности, случай, когда опорный сигнал находится в противофазе с пирооткликом, означает, что вектор поляризации направлен от поверхности в глубину кристалла (рис. 2.13). Если сигналы наблюдаются в фазе, это означает, что вектор поляризации направлен к поверхности образца. В приведенном анализе учтено, что

используемый в эксперименте операционный усилитель при работе в режиме короткого замыкания изменяет фазу сигнала на 180^о (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Определение направление поляризации в образце: 1 - опорный сигнал осциллографа, 2 - сигнал с операционного усилителя.