Исследования теплофизических характеристик

Теплофизические характеристики (коэффициент теплопроводнисти и температуропроводности) пластин кристалла парателлурита, вырезанных перпендикулярно кристаллографическим направлениям [ПО], [110], [010] и [001] исследовались пироэлектрическим TSW методом, описанном в разделе 2.3.

На рис. 3.10 представлены пироотклики TL наблюдаемые при прохождении температурной волны (частотой 0.1 Hz) через образцы парателлурита различных кристаллографических ориентаций. C точки зрения кристаллофизики направления [110], [010] и [ 1Ї0 ] являющиеся осями второго порядка, ортогональными оптической оси, направленной вдоль [001], должны быть эквивалентны. В тоже время формы пирооткпиков практически совпали только при прохождении температурной волны через пластины, вырезанные перпендикулярно плоскостям {110} и {010}. Различие величины пирооткликов TL при прохождении через образцы парателлурита, вырезанные в различных кристаллографических направлениях означает различие тепловых характеристик по данным направлениям. Согласно результатам, представленным на рис. 3.10, теплофизические характеристики отличаются от аналогичных характеристик в направлениях [110] и [010], не только для направления [001], но и направления [110], вдоль которого происходило вытягивание кристалла в процессе роста.

Для количественной оценки значений тепловых характеристик было проведено сравнение экспериментальных форм пирооткпиков с расчетными (рис. 3.11). Поскольку форма пироотклика TL, наблюдаемая при прохождении температурной волны через образцы парателлурита, имеет четко выраженный «завал» в конце полупериода, для расчетов использовалась формула, учитывающая переход тепла в подложку [197], на которой расположена тыльная сторона сегнетоэлектрика. Значения теплофизических характеристик, при которых расчетные формы пироотклика совпали с экспериментально наблюдаемыми, приведены в таблице 3.3.

таблице также представлены значения диэлектрической проницаемости, измеренные для этих пластин.

Рис. 3.10. Пироотклик TL, фиксируемый при прохождении температурной волны через образцы кристалла парателлурита. Кривая 1 - кристаллографическое направление [110], кривая 2 - [1Ї0], кривая 4 - [001]

Таблица 3.3. Сравнение тепловых и характеристик и диэлектрической проницаемости кристалла парателлурита по разным кристаллографическим направлениям

Как и следовало ожидать, существенные отличия в значениях, как коэффициента теплопроводности, так и диэлектрической проницаемости наблюдаются в направлении [001]. Интересно отметить, что если значения и диэлектрической проницаемости для этого направления максимальны, то коэффициент теплопроводности минимален. Наименьшее значение

диэлектрической проницаемости имеет место для направлений [110] и [010], коэффициента теплопроводности - для направления [001]. В тоже время если значения диэлектрической проницаемости отличаются максимум в 1,5 раза, то коэффициента теплопроводности на порядок. Зависимости коэффициента температуропроводности от кристаллографического направления установлено не было.

Рис.

Отличие характеристик измеренных в направлении [ 110 ] от аналогичных по направлениям [110] и [010] по видимости обусловлено тем,

что монокристалл, из которого вырезались образцы, выращивался в направлении [1Ї0].

Таким образом, в результате исследования теплофизических характеристик установлено, что величины коэффициентов теплопроводности и диэлектрической проницаемости пластин кристалла парателлурита зависят от кристаллографического направления. Вытягивание кристалла в процессе роста оказывает влияние на значение его физических характеристик в данном направлении. Зависимость коэффициента теплопроводности от кристаллографических направлений имеет хорошую корреляцию с аналогичной зависимостью для диэлектрической проницаемости. Максимальное значение диэлектрической проницаемости наблюдаются в направлении [001], тогда как коэффициент теплопроводности в данном направлении имеет минимальное значение.

В то же время, если значение диэлектрической проницаемости изменяется в пределах 50 %, то величина коэффициента теплопроводности - в 11 раз.

Полученные зависимости хорошо совпадают с данными по анизотропии скорости роста кристаллов парателлурита из расплава [210], согласно которым наиболее медленно растущими (при одном и том же переохлаждении) гранями для этих кристаллов являются грани (110), в то время как в направлении [001], для которого в настоящей работе отмечена минимальная теплопроводность, кристаллы растут с максимальной скоростью. Численные значения коэффициентов теплопроводности парателлурита использованы при расчете оптимальных формы и размеров конструкционных элементов, окружающих светозвукопровод акустооптической дисперсионной линии задержки, предназначенной для сжатия сверхмощных импульсов фемтосекундных лазеров.