[LT] Feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys priklauso optikos sričiai ir gali būti pritaikytas feroelektrinių kristalų optinių savybių ir fazinių virsmų tyrimui. @Įrenginį sudaro šviesos šaltinis (1), monochromatorius (2), poliarizatorius (3), kriostatas (4) su jame įtaisytu bandinio laikikliu ir temperatūros matuokliu (5), /4 fazinė plokštelė (6), analizatorius (7), fotoimtuvai (8, 9), sumatoriai (10, 11), įtampos dalybos blokai (13, 14), analoginis skaitmeninis blokas (12), kvadratūrinių signalų blokai (15, 16), trikampio formos signalo formavimoblokas (17), specialus fazių skirtumo matuoklis (18) ir dvikordinatis registratorius (19).
[EN] A device for measuring of the temperature dependence of the dual break of feroelectric crystals relates to optics and can be used for research of the optical characteristics and of phasic conversionof feroelectric crystals.@The device comprises a light source (1), monochromator (2), a polarizer (3), a cryostat (4) with a sample holder in it and a temperature meter (5), a /4 phasic plate (6), an analyzer (7), photodetectors (8, 9), adders (10,11), blocks for dividing voltage (13,14), an analogical digital block (12), blocks of quadrature signals (15,16), a forming block for a triangular signal (17), a special meter (18) for the difference in phases and a double coordinate recorder (19).
[0001] Išradimas priklauso optikos sričiai ir gali būti pritaikytas feroelektrinių kristalų optinių savybių ir fazinių virsmų tyrimui.
[0002] Žinomas kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys, susidedantis iš šviesos šaltinio, monochromatoriaus, šviesos poliarizatoriaus, kriostato su bandinio laikikliu, temperatūros matuoklio, analizatoriaus, fotoimtuvo, registratoriaus (buv. TSRS a.l. N r. 807079). Šiame įrenginyje keičiant bandinio temperatūrą T, registratorius užrašo praėjusios pro analizatorių šviesos intensyvumo I temperatūrinę priklausomybę I{ T). Žinant praėjusios šviesos pro analizatorių temperatūrinę priklausomybę I(T) ir prėjusio pro analizatorių didžiausio intensyvumo vertę Iq, randamas dviejų tarpusavyje statmenų dvejopo lūžio An sukurtų tiesiškai poliarizuotų bangų, fazių skirtumas Acp, o po to ir fazių skirtumo temperatūrinė priklausomybė AgįT).
[0003]
[0004] kur A<p - fazių skirtumas, An - dvejopas lūžis, / - bandinio storis, randama dvejopo lūžio temperatūrinė priklausomybė An{ T).
[0005] Taip pat žinomas feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys, susidedantis iš šviesos šaltinio, monochromatoriaus, poliarizatoriaus, kristalo su bandinio laikikliu, temperatūros matuoklio, kompensatoriaus, analizatoriaus, fotoimtuvo ir dvikordinačio registratoriaus (buv. TSRS a.l. Nr.566150). Šiame įrenginyje iš bandinio išeina dvi tarpusavyje statmenos dvejopo lūžio An sukurtos tiesiškai poliarizuotos bangos, turinčios fazių skirtumą Acp. Kompensatorius atstato dvejopo lūžio An sukurtą fazių skirtumą Acp, kurio dydis matomas kompensatoriaus skalėje.
[0006] Aukščiau minėtuose dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginiuose AcįiT) ir An( T) matavimo paklaidas sukelia sekančios priežastys': 1. Praėjusios pro analizatorių šviesos intensyvumas l( T) silpnai priklauso nuo temperatūros srityje arti A cp - n y ( n=0,1,2,3...). 2. Praėjusios pro bandinį ir analizatorių šviesos intensyvumas I0{ T) priklauso nuo bandinio temperatūros, nes bandinio sugerties koeficientas priklauso
[0007] 3. Šviesos intensyvumų I ir I0 svyravimus sukelia šviesos šaltinio nestabilumai duodantys Acp nestabilumus.
[0008] Išradimo tikslas - fazių skirtumo Acp{ T) ir dvejopo lūžio An{ T) temperatūrinės priklausomybės nustatymo tikslumo padidinimas.
[0009] Minėtas tikslas pasiekiamas feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės An( T) matavimo įrenginiu, susidedančiu iš šviesos šaltinio (1), monochromatoriaus (2), šviesos poliarizatoriaus (3), kriostato (4) su jame įtaisytu bandinio laikikliu ir temperatūros matuokliu (5), kompensatoriaus ir analizatoriaus (7), fotoimtuvo (8) ir dvikoordinačio registratoriaus (19). Papildomai įstatui antruoju šviesos spinduliu optiškai sujungti antrasis fotoimtuvas (9) ir vietoje kompensatoriaus pastatyta /./4 fazinė plokštelė (6). Fotoimtuvų (8, 9) išėjimai sujungti su sumatoriaus (10, U) pirmaisiais įėjimais, o jų antrieji įėjimai sujungti su analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmaisiais išėjimais. Sumatorių blokų (10, 11) išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) ir analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmaisiais įėjimais. Analoginio - skaitmeninio bloko (12) antrieji išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) antraisiais įėjimais, [tampų dalybos blokų (13, 14) išėjimai sujungti su kvadratOrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais, kurių išėjimai sujungti su specialaus fazių skirtumo Acp matuoklio i S pirmaisiais įėjimais, kurio antrieji įėjimai sujungti su kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais. Fazių skirtumo A cp matuoklio (18) ir temperatūros matuoklio (5) išėjimai sujungti su dvikoordinačio registratoriaus (19) dviem įėjimais.
[0010] Siūlomas feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys turi didesnį fazių skirtumo AcpkJ) ir dvejopo lūžio An{ T) matavimo tikslumą, nes registravimui panaudojamas trikampio formos, susidedantis iš tiesinių dalių, Ur signalas, kurio amplitudė nepriklauso nuo bandinio temperatūros.Šis trikampio formos Uj signalas paduodamas į specialų fazių skirtumo A<p( T) matuoklį, kuris sukuria signalą proporcingą Acp( T) arba An{ T) ir įvertina Aę ir An ženklą. Dinaminis, nenutrūkstamas bandinio temperatūros keitimas, panaudojant specialųjį fazių skirtumo Acp( T) matuoklį išryškina Acp{ 7) ir An{ T) smulkiąją struktūrą ir padidina histerezės kilpos matavimo tikslumą fazinio virsmo srityje.
[0011] Išradimas aiškinamas brėžiniais, kur fig 1 - siūlomo įrenginio blokinė schema, fig 2 — signalo priklausomybė nuo Acp (nuo fotoimtuvų (8, 9) iki įtampų dalybos blokų (13, 14)), fig 3 — signalo priklausomybė nuo Acp (nuo įtampų dalybos blokų (13, 14) iki registratoriaus (19)).
[0012] Siūlomas feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės AniT) matavimo įrenginys susideda iš optiškai sujungtų šviesos šaltinio (1), monochromatoriaus (2), poliarizatoriaus (3), kriostato (4), su jame įtaisytu bandinio laikikliu (5), >74 fazinės plokštelės (6), analizatoriaus (7), dviejų fotoimtuvų (8, 9) prie kurių išėjimų prijungti dviejų sumatorių blokų (10, 11) pirmieji įėjimai, o jų antrieji išėjimai prijungti prie analoginio - skaitmeninio bloko (12) įėjimų ir įtampų dalybos blokų (13, 14) pirmųjų įėjimų. Analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmieji išėjimai sujungti su sumatorių blokų (10, 11) antraisiais įėjimais, o analoginio - skaitmeninio bloko (12) antrieji išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) antraisiais įėjimais, [tampų dalybos blokų (13, 14) išėjimai sujungti su kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais ir A<p matuoklio (18) pirmaisiais įėjimais. Kvadratūrinių signalų (15, 16) išėjimai sujungti su trikampio formos signalo U r formavimo bloko (17) įėjimais, kurio išėjimai sujungti su Acp matuoklio (18) antraisiais įėjimais. A<p matuoklio (18) išėjimas sujungtas su dvikoordinačio registratoriaus (19) pirmuoju įėjimu. Dvikoordinačio registratoriaus (19) antras įėjimas sujungtas su temperatūros matuoklio (5) išėjimu. Bandinys dedamas įkriostate (4) įrengtą bandinio laikiklį.
[0013] Įrenginys veikia sekančiai. Iš šaltinio (1) balta šviesa patenka į monochromatorių (2), kur išskiriamas tam tikro bangos ilgio X spindulys, poliarizuotas poliarizatoriumi (3). Pirmasis šviesos spindulys kriostate (4) patenka į anizotropinį kristalą. Kristale dėl dvejopo lūžio An susikuria tarpusavyje statmenos tiesiškai poliarizuotos bangos, tarp kurių fazių skirtumas
[0014] A<p. Praeinant antram šviesos spinduliui per } J4 fazinę plokštelę (6) ( X - monochromatinės šviesos bangos ilgis), tarp dviejų tarpusavyje statmenų tiesiškai poliarizuotų bangų atsiranda papildomas fazių skirtumas, lygus 90°=7i/2. Analizatorius (7) dvi statmenas tarpusavyje bangas paverčia į dvi koherentines interleruojančias bangas (vyksta poliarizuotos šviesos interferencija). Fotoimtuvai (8, 9) sukuria du elektrinius signalus U] ir U2. Fotoimtuvas (9) sukuria signalą U\ =2Acos2 Acp /2, o fotoimtuvas (8) signalą lJ2=2Acos2{ Acp / 2- n/ 4), kur 2 A - signalų U1 ir lh amplitudė, Acp - dviejų tarpusavyje statmenų tiesiškai poliarizuotų bangų fazių skirtumas. Fotoimtuvų
[0015] (8, 9) išėjime veikiantys signalai (fig. 2 - 1 (a, b)) paduodami į sumatorių (10, 11) pirmuosius įėjimus. Signalai U\ ir Ui sudaryti iš pastoviosios A ir kintamųjų komponenčių AcosA( p, A<zos{ Acp- n/ 2) :
[0016]
[0017] Tam, kad panaikinti signaluose U\ ir U2 pastoviąją komponentę A kurios vertė lygi amplitudei, iš analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmųjų išėjimų į sumatorių blokų (10, 11) antruosius įėjimus paduodamas neigiamas signalas, kurio vertė lygi amplitudei (-^1). Atlikus signalų L\ ir (72 ir (- A) sumavimų iš sumatorių blokų (10, 11) išėjimų išeina signalai (fig. 2 - 2 (a, b)):
[0018] Kintant bandinio temperatūrai T amplitudė A kinta, [tampų dalybos blokai (13, 14) ir analoginis - skaitmeninis blokas (12) atlieka dalybos operaciją U \ t A ir U2 i A.
[0019] Tokiu būdu įtampos dalybos blokų (13, 14) pirmo ir antro išėjimuose veikia signalai (fig. 3 - 1 (a, b)): pirmame išėjime U\ \ =cosAę, antrame U,\- 2=s\ nA( p, kur Acp - fazių skirtumas.
[0020] Signalai U\ \ ir UN2 paduodami į kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimus. Šiuose blokuose (15, 16) atliekamas dvipusis lyginimas (fig. 3 - 2 (a.
[0021] b)). Signalai iš blokų (15, 16) paduodami į trikampio formos signalo Uj formavimo bloko (17) įėjimus. Bloke (17) atliekama atėmimo operacija ir
[0022]
[0023] Kadangi feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys gali matuoti An( T) temperatūrai augant ir mažėjant, tai jis gali būti panaudotas An{ T) histerezės tyrimui. Pagal An{ T) eigos pobūdį ir histerezės kilpos dydį sprendžiama apie fazinio virsmo rūšį ir tipą (pirmos arba antros rūšies faziniai virsmai, kriziniai faziniai virsmai).
[0024] Siūlomas įrenginys, palyginus su kitais panašaus tipo aukščiau aprašytais įrenginiais, turi didesnį A( p{ T) arba An{ T) matavimo tikslumą dėl sekančių priežaščių: 1. Signalų Ut\ \ =cosA<p, U.\- 2 ^ sinAcp ir OV =|sinzl$3| - Icos^ amplitudės nepriklauso nuo bandinio temperatūros. Signalas Uj, kuris paduodamas į Aę> matuoklį, sudarytas iš tiesinių A( p{ T) priklausomybių. Tokiu būdu A<p( T) matavimo tikslumas nepriklauso nuo temperatūros intervalo dydžio AT. 2. Panaudotas specialus A( f{ T) matuoklis, kuris sukuria signalą UA( P tiesiai proporcingą Aę{ T). Matuoklis, įvertindamas Acp ženklą, padidina histerezės kilpos matavimo tikslumą fazinio virsmo srityje. 3. įrenginys matuoja AqiT) arba An{ T), kai tiriamojo feroelektrinio kristalo temperatūra kinta labai lėtai (0,1 °C per 1 min.) ir nenutrūkstamai. Toks dinaminis temperatūros režimas išryškina AqiT) arba An( T) smulkiąją struktūrą ir padidina matavimo tikslumą. 4. Automatizuotas elektrooptinis įrenginys, neturintis judančių mechaninių mazgų, jautriau ir tiksliai reguoja į A( p{ T) pokyčius, palengvina įrenginio montažą ir jo suderinimą mažiausiai matavimo paklaidai. 5. [renginio elektrooptinė schema parinkta taip, kad šviesos šaltinio nestabilumai neturi įtakos į An{ T) matavimo tikslumą. Tai sudaro galimybes sumažinti įrenginio matmenis, naudojant vietoje baltos šviesos šaltinio ir monochromatoriaus puslaidininkinį keičiamo bangos ilgio lazerį.
Feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys, susidedantis iš optiškai sujungtų šviesos šaltinio (1), monochromatoriaus (2), šviesos poliarizatoriaus (3), kriostato (4) su jame įtaisytu bandinio laikikliu ir temperatūros matuokliu (5), analizatoriaus (7), fotoimtuvo (8) ir dvikoordinačio registratoriaus (19), besiskiriantis tuo, kad papildomai įstatyti antruoju šviesos spinduliu optiškai sujungti antrasis fotoimtuvas (9) ir prieš analizatorių pastatyta A/4 fazinė plokštelė (6), fotoimtuvų (8, 9) išėjimai sujungti su sumatorių (10, 11) pirmaisiais įėjimais, o jų antrieji įėjimai sujungti su analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmaisiais išėjimais, sumatorių blokų (10, 11) išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) ir analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmaisiais įėjimais, analoginio - skaitmeninio bloko (12) antrieji išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) antraisiais įėjimais, įtampų dalybos blokų (13, 14) išėjimai sujungti su kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais, kurių išėjimai sujungti su trikampio signalo formavimo bloko (17) įėjimais, kurio išėjimai sujungti su specialaus fazių skirtumo Aę matuoklio (18) pirmaisiais įėjimais, kurio antrieji įėjimai sujungti su kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais, fazių skirtumo Aę matuoklio (18) ir temperatūros matuoklio (5) išėjimai sujungti su dvikoordinačio registratoriaus (19) dviem įėjimais.
Feroelektrinių kristalų dvejopo lūžio temperatūrinės priklausomybės matavimo įrenginys, susidedantis iš optiškai sujungtų šviesos šaltinio (1), monochromatoriaus (2), šviesos poliarizatoriaus (3), kriostato (4) su jame įtaisytu bandinio laikikliu ir temperatūros matuokliu (5), analizatoriaus (7), fotoimtuvo (8) ir dvikoordinačio registratoriaus (19), besiskiriantis tuo, kad papildomai įstatyti antruoju šviesos spinduliu optiškai sujungti antrasis fotoimtuvas (9) ir prieš analizatorių pastatyta A/4 fazinė plokštelė (6), fotoimtuvų (8, 9) išėjimai sujungti su sumatorių (10, 11) pirmaisiais įėjimais, o jų antrieji įėjimai sujungti su analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmaisiais išėjimais, sumatorių blokų (10, 11) išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) ir analoginio - skaitmeninio bloko (12) pirmaisiais įėjimais, analoginio - skaitmeninio bloko (12) antrieji išėjimai sujungti su įtampų dalybos blokų (13, 14) antraisiais įėjimais, įtampų dalybos blokų (13, 14) išėjimai sujungti su kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais, kurių išėjimai sujungti su trikampio signalo formavimo bloko (17) įėjimais, kurio išėjimai sujungti su specialaus fazių skirtumo Aę matuoklio (18) pirmaisiais įėjimais, kurio antrieji įėjimai sujungti su kvadratūrinių signalų blokų (15, 16) įėjimais, fazių skirtumo Aę matuoklio (18) ir temperatūros matuoklio (5) išėjimai sujungti su dvikoordinačio registratoriaus (19) dviem įėjimais.