Апробация метода на эталонном образце танталата лития

Рассмотрим, какую форму имеет пироотклик реальных сегнетоэлектрических кристаллов, имеющих однородное распределение поляризации по толщине, при динамическом методе исследования с использованием прямоугольной модуляции теплового потока.

В качестве эталонного кристалла, имеющего однородное распределение поляризации, использовался кристалл танталата лития (с= 3,2∙10⁶Дж/(м³-К) и α = 7,6∙10^-7м²/с), поскольку у него отсутствует вклад в пироток токов переключения (т.е. нелинейный пироэффект). В эксперименте использовался образец с d = 1 мм. Для такого образца расчет частоты с учетом формулы (2.10), при которой температурная волна проникает на всю глубину образца, дает значение 0,25 Гц, на 1/2d- 1 Гц, на 1/3d- 2,2 Гц. На рис. 2.14 представлены формы пироотклика кристалла танталата лития, наблюдаемые

при разных частотах модуляции теплового потока. В эксперименте прямоугольную форму имеет пироотклик, наблюдаемый на частотах больших 3 Гц, т.е. когда температурная волна проникает в образец на глубину менее 1/3 толщины.

Запись на АЦП пироотклика кристалла танталата лития с момента включения (рис. 2.15) и выключения (рис. 2.16) модулированного ИК-диода (частота модуляции 10 Гц) показывает, что выход на стационарный (установившийся) режим осуществляется в течение времени порядка 12 - 18 секунд при толщине образца 1 мм. Отклонение сигнала от нуля происходит за счет квазистатического нагрева (рис. 2.15) или охлаждения (рис. 2.16) образца.

Рис. 2.14. Экспериментально наблюдаемые формы пироотклика кристалла танталата лития (запись на АЦП).

Рис. 2.15. Пироотклик кристалла танталата лития, наблюдаемый в момент включения модулированного источника тепла

Рис. 2.16. Пироотклик кристалла танталата лития, наблюдаемый в момент выключения модулированного источника тепла

Поскольку, согласно эксперименту (рис. 2.14) в однородно поляризованных сегнетоэлектриках, при использовании прямоугольной модуляции теплового потока, пироотклика будет иметь прямоугольную форму только тогда, когда температурная волна проникает в образец на глубину менее 1/3 толщины, то согласно (2.10) это будет выполняться для частот:

Таким образом, фиксируя форму пироотклика однородно поляризованного образца сегнетоэлектрического материала на разных частотах, можно оценить величину коэффициента тепловой диффузии по формуле:

62

2.4.