Индуцированные импульсным током нелинейные электромагнитные и высокочастотные ультразвуковые явления в металлах

• Автор: Ринкевич, Анатолий Брониславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 428 с.

РЕФЕРАТ
428 страниц, 122 рисунка, 4 таблицы, 246 литературных источников
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ, НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ, УПРУГИЕ ВОЛНЫ, НЕЛИНЕЙНАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА МЕТАЛЛОВ, ПОТОК ЭНЕРГИИ, РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ, АЛЮМИНИЙ, ВОЛЬФРАМ, МОЛИБДЕН
Изложены результаты экспериментального и теоретического изучения нелинейных электромагнитных и высокочастотных ультразвуковых явлений в чистых металлах: алюминии, вольфраме, молибдене, меди. Обнаружены и исследованы неустойчивости импульсного тока в металле в продольном току внешнем магнитном поле. Амплитуда электромагнитной волны, прошедшей отрезок длинной линии, содержащей проводник с током, во время и после действия сильного импульса тока испытывает непериодические немонотонные изменения - нестационарные явления. При превышении порогового значения силы тока амплитуда волны непериодически осциллирует, и система переходит в режим динамического хаоса. Неустойчивости сопровождаются генерацией гармоник
электромагнитной волны и генерацией СВЧ колебаний.
Наблюдаются явления переключения амплитуды прошедшей линию волны. Зафиксированы элементы самоорганизации электромагнитных волн, прошедших через отрезок линии с проводником с током. Предложена система дифференциальных уравнений параболического типа, описывающая возникновение неустойчивости и процессы переключения. Проанализировано условие возникновения неустойчивости. Наблюдалась генерация упругих колебаний металлом под действием импульса тока в магнитном поле в условиях неустойчивости.
Изучено влияние слабой и промежуточной временной дисперсии модулей упругости на доплер-сдвинутый акустический резонанс в вольфраме и молибдене. Экспериментально обнаружено, что рассеяние электронов проводимости на дислокациях сказывается на коэффициенте поглощения ультразвука, если эффективно взаимодействующие с ультразвуком орбиты электронов проходят через “горячие пятна” поверхности Ферми. Исследовано влияние магнитной поляризации среды на направление потока энергии упругих волн. В частности, построена теория эффекта конической рефракции ультразвука в кубическом металле в магнитном поле. Экспериментально обнаружено искривление волнового фронта поперечных волн в условиях конической рефракции в магнитном поле.

Перечень условных обозначений А - амплитуда волны
Ао - начальная амплитуда волны, амплитуда колебаний до
бифуркации
Ах,А2 - амплитуды колебаний после бифуркации Л5 - стационарное значение амплитуды колебаний а - большая полуось эллипса поляризации; параметр
пространственной дисперсии ап - коэффициент разложения электрического поля в резонаторе
аг - параметр пространственной дисперсии на участках
поверхности Ферми с межлистным рассеянием В - магнитная индукция возмущений
Во индукция внешнего магнитного поля
13,1 - магнитная индукция конвективной неустойчивости
УВо - градиент магнитной индукции
Ь - меньшая полуось эллипса поляризации
Ьсг - параметр нелинейности
Ьп - коэффициент разложения магнитного поля в резонаторе
Со - емкость на единицу длины линии
с - скорость света в вакууме
С[ - теплоемкость материала
сцк1 - упругий модуль
Сцк1° - упругий модуль без учета влияния взаимодействующих подсистем металла Б - ширина пластины
(1 - толщина пластины
й - диаметр неоднородности
Е - электрическое поле

Фильтры Ъ и Z2 служат для развязки высокочастотного сигнала и цепи постоянного тока. Индуктивности фильтров распределенные, емкости сосредоточенные. Частота среза фильтров ФВЧ около 200 МГц, ФНЧ около 20 МГц.
В измерительной ячейке помещены образец, имеющий форму меандра (рис. 1.2) и латунный экран. Они образуют линию поверхностной волны. Центральный проводник меандра вырезан из монокристалла чистого металла. Измерительная ячейка помещена в сверхпроводящий соленоид таким образом, что направление распространения волны параллельно вектору магнитной индукции Во- Ток пропускается по центральному проводнику меандра.
Установка, изображенная на рис.1.1а, имеет частотный диапазон 300 - 1000 МГц. Погрешность измерения амплитуды сигнала составляет ±0,4 дБ, фазы ±4°. Из-за влияния тока изменяется амплитуда электромагнитной волны на выходе линии. Это изменение фиксируется измерителем разности фаз по каналу В. Если действие постоянного тока приводит к изменению фазовой скорости поверхностной волны, то будет изменяться разность фаз между точками подключения в тракт. Изменение направления подключения ответвителя УЕ на противоположное позволяет измерять зависимость амплитуды и фазы отраженного сигнала от внешних параметров, таких как сила тока и магнитная индукция.
Измерения в диапазоне частот 1,2 - 2,3 ГГц могут быть выполнены с помощью установки, схема которой изображена на рис. 1.1 б. В качестве генератора СВЧ используются приборы Г4-78 или Г4-79. Мощность сигнала, прошедшего через измерительную ячейку, измеряется приемником Р1 П5-4Б. Погрешность измерения изменений амплитуды ±0,3 дБ. Наименьшая измеряемая мощность в режиме линейного приема Ю'10 Вт. Коэффициент стоячей волны по