Измерения остаточных внутренних механических напряжений в монокристаллических слитках галлий-гадолиниевого граната поляризационно-оптическим методом Текст научной статьи по специальности «Физика»

На рис. 2 и 3 представлены эхограммы с записью контуров трала в обоих плоскостях, неровностей морского дна и заходами трески в трал. В отличие от регистрации одиночных рыб, показанных на рис.З в режиме горизонтального сканирования треска регистрируется в виде тонкой дуги, протяженность которой зависит от скорости сканирования и направления движения рыбы. На эхо грамм ах четко видны неровности морского дна, причем темные контуры его вокруг трала означают возвышенности. Судоводитель, получая такую информацию имеет достаточно времени, чтобы принять правильное решение в случаи возникновения опасности для трала.

В заключении следует отметить, что на протяжении опытной эксплуатации, длившейся более года траловый гидролокатор оказался не только высокоэффективным рыбопоисковым прибором, но весьма полезным для сохранения орудий лова. Работая в разных промысловых районах Северных морей не было ни одного случая зацепа трала за грунт, в то время как на других судах, работающих рядом такие неприятности случались. Поэтому, несмотря на небольшие различай трех, указанных моделей тралового гидролокатора их можно считать наиболее эффективными приборами для контроля за работой и сохранения орудий лова.

ЛИТЕРАТУРА

1. F.Galgani, J.P.Leavte, P.Moguedet.. Litter on the Sea Floor Along European Cost. Marine Pollution Bulletin. Volum 40, numer 6. June 2000. FJsevier Science ltd. G.B.

2. FS900/925 MKII Operator/Installation Manual Sistem Familiarization. Kongsberg Simrad Mesotech ltd. Port Coquitlam, Canada, pp64. 1999.

ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКАХ ГАЛЛИЙ-ГАДОЛИНИЕВОГО ГРАНАТА ПОЛЯРИЗАЦИОННООПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

М.И. Сластей (ТРТУ, г. Таганрог)

Излагается методика количественного определения внутренних напряжений в монокристаллических слитках галлий-гадолиниевого граната поля-ризационно-оптическим методом.

In this article is offered an expedient of quantitative determination of internal stresses in single-crystal ingots of gallium gadolinium garnet according to method of photoelasticity.

Создание новых материалов высокой чистоты с особыми физическими свойствами и разработка технологии и оборудования для их промышленного

144

производства предопределяют в качестве исходного условия сбережение ресурсов с учетом интересов экологии. Особенно это условие относится к материалам, в состав которых входят химические элементы группы редких металлов, запасы которых в мире весьма ограничены.

Монокристаллические (МК) слитки галлий-гадолиниевого граната (ГГГ) GdiGaiOu используются в электронной промышленности при

изготовлении подложек для устройств памяти. Одним из основных требований, предъявляемых к ним, является отсутствие остаточных внутренних механических напряжений. В МК ГГГ эти напряжения имеют химическое происхождение.

МК ГГГ является бесцветным оптически прозрачным, обладает кубической гранецентрированной решеткой с параметром фогоупругой анизотропии 0,38.

Измерение механических напряжений с использованием поляризационно-оптического метода в этом случае является более сложной задачей, чем измерение их в оптически изотропных телах, в виду несовпадения осей эллипсоида напряжений с осями оптической индикатрисы. Однако, существуют так называемые изотропные сечения, в которых эллипсоид напряжений оказывается соосным оптическому эллипсоиду, для МК ГГГ - это сечения, параллельные плоскостям (100) и (111). Слиток МК ГГГ представляет собой прямой круговой цилиндр, геометрическая ось которого совпадает с направлением [111], а торцевые поверхности являются плоскостями (111).

Если механические напряжения действуют в плоскости, перпендикулярной направлению [111], то двойное лучепреломление Д, наблюдаемое при просмотре слитков вдоль оси [111], пропорционально разности главных напряжений ст; и сь:

Д = С(сг, -сг2).

В этом выражении С - фотоуиругая постоянная, которая определяется из выражения:

где по - показатель преломления обыкновенного луча; Лц и Кц -пьезооптические коэффициенты.

Разность хода лучей с взаимно-перпендикулярными колебаниями, измеряемая при просмотре МК ГГГ вдоль направления [111], дает возможность определить разность главных напряжений, с помощью которой можно характеризовать величину остаточных внутренних механических

напряжений. Тогда среднее значение механического напряжения о вдоль направления наблюдения равно

145

- Г

где Г - измеренная в МК ГГГ оптическая разность хода; / - длина

слитка.

ОБ ОГИБАЮЩЕЙ СЕРИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ЭХОИМПУЛЪСОВ В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКАХ

ГАЛЛИЙ-ГАДОЛИНИЕВОГО ГРАНАТА С ОСТАТОЧНЫМИ ВНУТРЕННИМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ

М.И. Сластен (ТРТУ, г. Таганрог)

Изложены особенности распространения ультразвукового пучка в монокристаллических слитках галлий-гадолиниевого граната с внутренними механическими напряжениями. Приводится описание структуры поля внутренних механических напряжений в слитках, основанной на исследованиях слитков поляризационно-оптическим методом. На основании экспериментальных данных установлено, что спад амплитуды эхоимпульсов в серии отражений обусловлен в основном тем, что ультразвуковой пучок, прошедший через слиток, попадает на преобразователь лишь частью своего поперечного сечения.

1г. this article is offered the description of the features of propagation of ultrasonic bundle in single-crystal ingots of gallium gadolinium garnet with internal mechanical stresses. The description of structure of a field of internal mechanical stresses in ingots, which is given in the article, is based on researches of ingots according to method of photoelasticity. On the basis of an experimental data is established the reason of wane of amplitude of echo-pulses in a serial of reflections, (t consists in subject, that the ultrasonic bundle, elapsed through ingot, falls on the converter only by part of the cross section.

Сбережение ресурсов редких металлов, в частности, галлия, обусловлено широким использованием его в космической и оборонной промышленности при ограниченных природных запасах, а также экологическими проблемами, возникающими при его добыче и переработке. Все более актуальной становится разработка технологий переочистки отходов материалов, содержащих редкие металлы, и возврата их в производственный процесс.

Слитки монокристаллического галлий-гадолиниевого граната (МК ГГГ), предназначенные для изготовления пластин для устройств памяти, не должны иметь остаточных внутренних механических напряжений.

Контроль внутренних механических напряжений в слитках является входным контролем перед технологической операцией разрезания слитка на

146