Преобразование электромагнитных и акустических волн в нормальном металле

• Автор: Хижный, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 157 c. : ил

Глава I. Краткий обзор моделей взаимодействия электронов

с решеткой

§ I. Объемные силы, создаваемые электронами проводимости в металлах

§ 2. Альтернативная теория

§ 3. Нелокальный режим ЭМВ звука в металлах

§ 4. Поверхность Ферми вольфрама

Глава 2. Техника и методика эксперимента

§ I. Образцы и преобразователи

§ 2. "Гибридное” низкотемпературное (НТ) устройство

§ 3. Расчет согласующего устройства

§ 4. Методика эксперимента и "гибридный" спектрометр

Глава;. 3. Теория ЭМВ звука в пластине металла в нормальном
магнитном поле
Глава 4. Нелокальный режим трансформации
§ I. Преобразование электромагнитных и акустических
волн при Н
§ 2. Преобразование волн в средних магнитных полях
§ 3. Малые магнитные поля
Глава 5. Локальный режим трансформации.Эффект "отклонения"
§ I. Большие магнитные поля
§ 2. Эффект "отклонения" в условиях пространственной
дисперсии
Глава 6. Поляризационные эффекты трансформации
§ I. Инверсия магнитного поля
§ 2. Эллиптичность и длина затухания доплеронов. Поляризационные диаграммы трансформации
Заключение
Литература

Центральной задачей физики твердого тела является изучение элементарных возбуждений в твердых телах. К классу таких возбуждений относятся коллективные электромагнитные (э/м) моды, распространяющиеся в металлах и полупроводниках в присутствии магнитного поля, фононы - кванты колебаний решетки, электроны проводимости. Поскольку носители заряда в проводниках есть незамкнутая система относительно решетки и э/м полей, то возможен резонансный режим связывания коллективных мод с акустическими колебаниями решетки. Незамкнутость системы носителей заряда приводит и к электромагнитной генерации акустической волны.
В этом режиме в металле распространяется акустическая волна, возбужденная внешним э/м полем (э/м возбуждение - ЭМВ). Возможен и обратный процесс - когда акустическое возбуждение э/м волны позволяет создать в объеме металла э/м поля значительной интенсивности, существование которых на значительных расстояниях от поверхности металла обусловлено преобразованием (трансформацией) акустической волны в электромагнитную (электромагнитное детектирование звука - ЭМД).
Проблема трансформации волн представляет собой общефизический интерес и актуальна в таких областях физики, как астрофизика, физика плазмы и т.д.
Интересные явления при изучении трансформации волн возникают при низких температурах и высоких частотах внешнего возмущающего поля, когда электроны проводимости за время пробега между столкновениями проявляют свои динамические свойства.
При воздействии на металл внешнего возмущающего поля частотой Сд на длине свободного пробега электрон испытывает переменное в пространстве (пространственная дисперсия) и во времени
(временная дисперсия) возмущение. Мерой пространственной дисперсии (в отсутствие магнитного поля) являются величины и . Здесь К - волновой вектор э/м или акустической волны,3 - глубина скин-слоя, которая описывает распределение э/м поля вглубь металла, 1-Ъч: - длина свободного пробега электронов, и - их время релаксации и скорость на поверхности Ферми (ПФ). Мера временной дисперсии определяется величиной
Экспериментальные и теоретические исследования взаимного преобразования волн в нелокальном пределе (сильной пространственной дисперсии), когда /> I, амплитуда ЭМВ отлична от нуля, при выполнении обратного неравенства - амплитуда ЭМВ близка к нулю (см.главу 4). Изучение в этом пределе проявления различных эффектов в режиме трансфорк) Следует отметить, однако, что в последнее время предсказан ряд эффектов, которые в нелокальном пределе чувствительны к параметру СОСГ (см., например, [з,107] ).

Г5-54 формировал видеоимпульс модулятора ("развязка” модулятора была около 50 дБ). Для увеличения отношения сигнал-шум в приемном тракте применялся малощумящий широкополосный усилитель.Принципиальная электрическая схема усилителя приведена на рис. 14. Входной каскад усилителя выполнен на полевом транзисторе с изолированным затвором типа 2П350Б, чем обеспечивается малый уровень собственных шумов и высокое входное сопротивление усилителя. Второй каскад усилителя выполнен на биполярных транзисторах 2Т355А по схеме эмиттерного повторителя и служит для получения выходного низкоомного сопротивления. Диапазон рабочих частот усилителя - от 0,1 до 150 МГц, неравномерность АЧХ не более -I дБ, коэффициент усиления до 10 дБ. Конструктивно усилитель выполнен на плате печатного монтажа, расположенной в цилиндрическом экране диаметром 20 мм, и через коаксиальный разъем подключен непосредственно к коаксиальному входу низкотемпературного устройства. Сигнал с детектора приемника П5-І регистрировался осциллографом СІ-7І. Для расширения полосы пропускания приемного тракта в приемнике П5-І блок ЭТИ заменялся широкополосной "линейкой" ПЧ с полосой 4*5 МГц и коэффициентом усиления до 100 дБ.
Отметим, что описанная выше блок-схема измерительной установки позволяет проводить измерения трансформации в присутствии магнитного поля, однако она не эффективна и требует существенных усложнений (с целью повышения чувствительности) на более высоких частотах (более 50 МГц).
Поэтому для изучения зависимостей трансформации в широком диапазоне магнитных полей и частот был разработан "гибридный" спектрометр, работающий в режиме непрерывной генерации. Блок--схема спектрометра приведена на рис.136. Источником непрерывных электромагнитных колебаний является генератор Г4-7А в диа-