Изменения в спектрах комбинационного рассеяния кристаллов, вызванные малыми деформациями решетки

• Автор: Крылов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 108 с.

ВВЕДБИИЕ
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СПЕКТРЫ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ КРИСТАЛЛОВ
1.1 Влияние внешних воздействий на спектры КР. феноменологическое описание
1.2 ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ И ИХ ПРОЯВЛЕНИЕ В СПЕКТРАХ КР
1.3 Экспериментальные аспекты исследований влияния внешних воздействий на спектры КР
Комбинационное рассеяние, индуцированное электрическим полем
Высокое давление
Статическое давление
Пьезомодулированное внешнее поле
1.4 Постановка задачи
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Механическая часть
2.2 Регистрация сигнала
2.3 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
2.4 методические вопросы исследования
Экспериментальная часть
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ МЯГКОЙ МОДЫ В С88СЕ4
3.1 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.2 Теоретико-групповой анализ и экспериментальные результаты
3.3 Обсуждение результатов
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ПЬЕЗОМОДУЛЯЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
4.1 Теоретико-групповой анализ кристалла о-кварца
4.2 Описание образцов
4.3 Регистрация разностных спектров без учета знака деформации образца
4.4 Ожидаемые проявления в спектрах
4.5 Экспериментальные результаты
4.6 Регистрация разностных спектров с учетом знака деформации образца
4.7 Обсуждение результатов
4.8 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
актуальность проблемы. Метод комбинационного рассеяния (КР) давно и успешно используется для изучения влияния внешних воздействий на структуру кристаллов и их динамику решетки. В качестве внешнего воздействия может фигурировать гидростатическое или одноосное сжатие, изменение температуры, электрическое или магнитное поле, при этом воздействие может быть как статическим, так и меняющимся со временем. Возникающие при этом изменения в спектрах зачастую достаточно малы, и для их изучения необходима специализированная методика, позволяющая проводить высокоточные измерения индуцированных малых изменений спектра на фойе шумов, с контролем величины приложенного внешнего воздействия. Серийные отечественные спектрометры комбинационного рассеяния, обладая неплохой оптической частью, сильно проигрывают зарубежным приборам аналогичного класса по уровню шумов в системе регистрации, особенно в области низкочастотных решеточных колебаний кристаллов, и механической части, которая осуществляет развертку спектра. Кроме того, в стандартный прибор затруднительно вносить изменения, позволяющие расширить область применения прибора и разнообразие спектральных экспериментов, которые можно осуществлять с их помощью.
цель работы. На основе вышеизложенного цель диссертационной работы была сформулирована следующим образом.
1. Модификация серийного спектрометра комбинационного рассеяния для проведения экспериментов на образцах, имеющих слабые спектры, или при переменных внешних воздействиях.
2. Регистрация малых изменений в низкочастотном спектре комбинационного рассеяния кристалла Сз8сР4 в окрестности высокотемпературного фазового перехода.

3. Регистрация малых изменений, индуцированных механическими деформациями, в спектре комбинационного рассеяния пьезорезонаторов в условиях механического резонанса.
ПЕРВАЯ ГЛАВА является обзорной, составляющей основу для дальнейшего рассмотрения. В ней рассматриваются основные методы спектроскопии комбинационного рассеяния света, в которых применяются внешние воздействия на исследуемые кристаллы. Рассмотрено влияние анизотропных внешних воздействий (полей, механических деформаций) на динамику кристаллической решетки и процессы рассеяния света на решеточных колебаниях. Отдельно рассмотрены эффекты, связанные с фазовыми переходами, происходящими в образце под действием внешних воздействий. Приведено рассмотрение различных методов получения высоких давлений. Описаны методы, применяемые для улучшения соотношения сигнал/шум для слабых и сильно зашумленных спектров.
ВО второй ГЛАВЕ приводится описание экспериментальной установки, на которой проводились исследования. Подробно рассмотрены изменения, выполненные в процессе модернизации спектрометра и его отдельных узлов. Приведено подробное описание методик, которые позволили существенно улучшить слабые спектры. Рассматриваются методические вопросы эксперимента.
третья ГЛАВА посвящена исследованию спектра комбинационного рассеяния сегнетоэластика Сз8сР4 вблизи высокотемпературного фазового перехода. Описана обнаруженная в кристалле мягкая мода.
в ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ описаны результаты исследований влияния переменного внешнего воздействия на спектр комбинационного рассеяния на примере спектра кварцевого резонатора, находящегося в условиях механического резонанса. Приведено описание методики, которая позволила зарегистрировать различия в спектрах деформированного и свободного образца кристалла а-кварца. Описаны зафиксированные изменения интенсивностей линий и сдвиги частот колебаний. Отдельно рассматривается эксперимент, в котором происхо-

на выходную щель 11. Проектирующая система 12 направляет световой поток на катод фотоэлектронного умножителя 13.
Оптическая схема в процессе автоматизации не изменялась.
Поставляемый с прибором фотоэлектронный умножитель ФЭУ-79 был заменен на ФЭУ-106. ФЭУ-106 работает в более широком спектральном диапазоне и имеет более высокую чувствительность, что делает его более подходящим для схемы счета фотонов. Подбор ФЭУ осуществлялся на основе рекомендаций, изложенных в [46, 47]. Сравнение характеристик ФЭУ приведено в приложении.
Можно условно разделить проведенную работу по автоматизации на два этапа. Первый - автоматизация спектрометра: управление разверткой и сканированием, регистрацией сигнала, т.е. создание базовой схемы для проведения спектральных исследований. По окончании этого этапа была создана установка, позволяющая выполнять тот же набор спектральных экспериментов, что и базовый прибор, но с более высокой точностью. Второй этап - дополнения базовой схемы установки, позволяющие управлять параметрами эксперимента. Эти дополнения включают в себя системы контроля и управления температурой образца, проведения эксперимента в быстроменяющихся внешних полях. В данном случае подразумевается, что быстроменяющиеся воздействия не позволяют провести такие измерения вручную, т.е. характерные частоты лежат в диапазоне выше нескольких десятков герц.
Дополнения, сделанные к базовой автоматизации, которые позволяют управлять параметрами эксперимента, описаны в следующих главах.
2.1 Механическая часть
В блоке развертки стандартный синфазный двигатель ДФС-24, управляющий разверткой, был заменен шаговым двигателем с управлением от модуля КАМАК «МУШД-3». При установке шагового двигателя была отключена система редукторов, которая ранее использовалась для переключения скорости