Неоднородные акустические волны малой интенсивности
Неоднородные акустические волны малой интенсивности
Х.Б. Толипов
Выполнен анализ обладающих неоднородной формой локализованных структур акустических волн. В определенных условиях процесс распространения волн сопровождается в ходе движения непрерывным нелинейным спадом амплитуды смещений, и излучением объемных волн, что позволяет выделить их как новый класс волн малой интенсивности с неоднородной структурой. Обнаружено новое физическое явление, неизвестное в технической литературе. Выявлена специфическая разновидность волн со сложной структурой, распространяющаяся вдоль ребра по устойчивой траектории.
Показать АннотациюКаскадная генерация волны с обращенным фронтом в магнитоупорядоченной акустической среде
Каскадная генерация волны с обращенным фронтом в магнитоупорядоченной акустической среде
В.В. Мошкин, А.В. Мошкина, В.Л. Преображенский, P. Pernod
Экспериментально и теоретически исследован каскадный процесс генерации второй акустической гармоники с одновременным параметрическим обращением ее волнового фронта в кристалле антиферромагнетика α-Fe2O3 в поперечном электромагнитном поле. Определены необходимые условия генерации при изменениях направления намагничивания относительно кристаллографических осей и направления распространения поперечного звука. Наблюдаемый эффект обусловлен магнитоупругим взаимодействием и описывается в рамках теории гигантского эффективного упругого ангармонизма магнетиков.
Показать АннотациюМодификация метода СВЧ акустической резонаторной спектроскопии тонких слоев и пленок для измерений в широком частотном диапазоне
Модификация метода СВЧ акустической резонаторной спектроскопии тонких слоев и пленок для измерений в широком частотном диапазоне
С.Г. Алексеев, И.М. Котелянский, Н.И. Ползикова, Г.Д. Мансфельд
Спектр составного акустического резонатора (HBAR) является многомодовым и может содержать несколько тысяч резонансных пиков. Нами разработан комплекс программ, позволяющий записывать сканы спектра с произвольным шагом по частоте во всем диапазоне измерителя S-параметров. Благодаря высокой степени автоматизации обработки сканов мы получаем данные о параметрах (частота и ширина) каждого резонансного пика. Предлагаемый метод увеличивает точность ранее известного метода измерения скорости акустической волны (АВ) в материале путем сравнения спектров HBAR до и после нанесения исследуемого слоя. Для слоев толщиной в несколько длин волн новый метод позволяет получать данные о скорости АВ лишь из одного спектра.
Показать АннотациюОсобенности возбуждения и распространения акустических мод в пьезоэлектрических пластинах
Особенности возбуждения и распространения акустических мод в пьезоэлектрических пластинах
В.И. Анисимкин, И.Е. Кузнецова
Теоретически и экспериментально показано, что в отличие от акустических волн иных типов коэффициент электромеханической связи, угол отклонения потока энергии, чувствительность к внешним воздействиям и анизотропия всех характеристик акустических пластинчатых волн в пьезоэлектрических пластинах могут меняться без изменения кристаллографической ориентации материала пластины, только за счет изменения ее толщины. Характер указанных зависимостей различен для мод разных порядков. Число мод n в пьезоэлектрических пластинах намного превышает их число в изотропных пластинах той же толщины.
Показать АннотациюМодифицированный квазиполевой метод расчета характеристик встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн
Модифицированный квазиполевой метод расчета характеристик встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн
Сучков Сергей Германович, Сучков Дмитрий Сергеевич, Николаевцев Виктор Андреевич, Россошанский Андрей Владимирович
Предложен модифицированный квазиполевой метод расчета электрических характеристик встречноштыревых преобразователей (ВШП) поверхностных акустических волн (ПАВ), не использующий феноменологических параметров. Он позволяет с высокой точностью и оперативно производить расчет перспективных приборов на ПАВ в СВЧ диапазоне для любых конфигураций электродов ВШП с учетом конечной толщины электродов, в том числе с учетом слоистой структуры электродов, включающей адгезионный подслой. Результаты, полученные данным методом, хорошо согласуются с описанными в литературе экспериментальными данными.
Показать АннотациюАЭ Магнитоупругие взаимодействия в акустическом СВЧ-резонаторе, содержащем эпитаксиальные ферромагнитные пленки на немагнитной подложке
АЭ Магнитоупругие взаимодействия в акустическом СВЧ-резонаторе, содержащем эпитаксиальные ферромагнитные пленки на немагнитной подложке
Н.И. Ползикова, С.Г. Алексеев, И.М. Котелянский, В.А. Лузанов, А.О. Раевский
В работе экспериментально продемонстрировано, что в составной резонаторной структуре с ферромагнитными и пьезоэлектрическими пленками магнитные колебания могут возбуждаться и детектироваться непосредственно при помощи электроакустического преобразователя объемных акустических волн. Возбуждение неоднородного ферромагнитного резонанса происходит на частотах, близких к частотам магнитоупругого резонанса в магнетике, и проявляется как резонансная по магнитному полю перестройка частот многомодового акустического резонатора. Перестройка частот резонатора, содержащего пьезоэлектрическую пленку ZnO и эпитаксиальные пленки ЖИГ на подложе из ГГГ, наблюдалась во всем межмодовом интервале резонатора, который составлял 3.6 МГц. Наблюдавшийся эффект представляет интерес для: а) практического применения в перестраиваемых частотозадающих элементах и СВЧ-фильтрах, б) изучения магнитной динамики в ферромагнитных пленках, в) новых применений СВЧ акустических резонаторов.
Показать АннотациюДисперсия поверхностных акустических волн в тонком слое жидкости на поверхности пьезоэлектрика
Дисперсия поверхностных акустических волн в тонком слое жидкости на поверхности пьезоэлектрика
Симаков И.Г.
Наличие тонкого слоя жидкости на поверхности пьезоэлектрического звукопровода приводит к возмущениям условий распространения поверхностных акустических волн (ПАВ). Получены аналитические выражения для описания затухания и относительного изменения скорости ПАВ в зависимости от нормализованной толщины жидкого слоя. Показано, что диэлектрическая и акустическая составляющие возмущений условий распространения ПАВ, вызванных слоем жидкости, могут быть учтены независимо.
Показать АннотациюРазработка матрицы резонаторов с поперечным электрическим полем на пьезоэлектрической пластине
Разработка матрицы резонаторов с поперечным электрическим полем на пьезоэлектрической пластине
И.А. Бородина, Б.Д. Зайцев, И.Е. Кузнецова, А.А. Теплых, А.М. Шихабудинов
Пьезоэлектрические резонаторы с поперечным электрическим полем вызывают большой интерес разработчиков многоканальных акустических датчиков. Электроды такого резонатора наносятся на одну сторону пластины, что позволяет пространственно разделить резонаторы и анализируемые объекты. Серьезной проблемой при разработке матрицы резонаторов является подавление паразитных колебаний, которые ухудшают резонансные свойства и приводят к сильной акустической связи между ними. Способ решения данной проблемы предложен в настоящей работе. Экспериментально исследовалась матрица из 2 резонаторов, которые располагались на пластине ниобата лития X - среза толщиной 0.5 мм. Электроды прямоугольной формы с размерами 5×10 мм и зазором 2 мм создавали поперечное электрическое поле, направленное вдоль оси Y. Было показано, что резонанс достигается на продольной акустической волне, распространяющейся вдоль оси X между электродами. Для подавления паразитных колебаний область вокруг резонаторов и частично электроды были покрыты демпфирующим слоем. Измерялись частотные зависимости реальной и мнимой частей электрического импеданса/адмиттанса каждого резонатора и определялись резонансная частота и добротность при последовательном и параллельном резонансах. Измерялись также частотные зависимости параметра S12, который во всех случаях не превышал 50 дБ. Это означает, что рассматриваемые резонаторы были полностью акустически развязаны. Таким образом, показано, что демпфирующий слой обеспечивает хорошее качество каждого резонатора и приводит к полной их акустической развязке.
Показать АннотациюРазработка бесконтактного метода измерения проводимости тонких пленок
Разработка бесконтактного метода измерения проводимости тонких пленок
Б.Д. Зайцев, А.М. Шихабудинов, А.А. Теплых, И.Е. Кузнецова
Экспериментально показана возможность измерения поверхностной проводимости тонких проводящих пленок при помощи линии задержки с на основе пластины Y-X ниобата лития, в которой распространялась акустическая волна с поперечно-горизонтальной поляризацией нулевого порядка (SH0). Указанная линия задержки, включающая два встречно-штыревых преобразователя (ВШП), подключалась к измерителю S – параметров типа E5071C, который позволял измерять полные потери и фазу выходного сигнала. Было установлено, что при расположении над поверхностью линии задержки между ВШП диэлектрической пластины с тонкой проводящей пленкой полные потери и фаза выходного сигнала меняются, причем степень изменения уменьшается с ростом зазора между ними. В качестве исследуемых проводящих пленок использовались тонкие пленки хрома и алюминия. Проводимость получаемых проводящих пленок менялась в пределах 1 – 10-6 С и определялась при помощи модернизированного четырехзондового метода. На основе экспериментальных данных была построена калибровочная зависимость разности фаз выходного сигнала от поверхностной проводимости пленки при величине зазора между стеклянной пластинкой и звукопроводом порядка 100 мкм. Калибровочная зависимость оказалась близкой к линейной с наклоном порядка 120 град/С. Рассмотренный метод может найти применение для измерения проводимости таких пленок, контакты к которым невозможно изготовить или эти контакты могут существенно повлиять на проводимость пленки.
Показать АннотациюТеоретическая модель резонатора с поперечным возбуждающим электрическим полем
Теоретическая модель резонатора с поперечным возбуждающим электрическим полем
А.А.Теплых, Б.Д.Зайцев, И.Е.Кузнецова
Разработан метод расчета характеристик акустических колебаний, возникающих в пьезоэлектрическом резонаторе с поперечным возбуждающим электрическим полем. Резонатор представляет собой тонкую пластину из пьезоэлектрического материала, на одну сторону которой нанесены два прямоугольных электрода. Разработанный метод основан на методе конечных элементов и позволяет находить распределение компонент механического смещения в пьезопластине и электрического потенциала в пьезопластине и окружающем ее вакууме при определенной частоте колебаний возбуждающего поля. Кроме того, данный метод позволяет учитывать различные граничные условия на различных областях поверхности пластины, в том числе присутствие демпфирующих слоев. Это позволяет рассчитывать величину реального и мнимого электрического импеданса резонатора в зависимости от частоты. Исследуемый резонатор представлял собой пластину ниобата лития $X$-среза толщиной 0.5 мм, на верхней стороне которой расположены два электрода шириной 5 мм, ориентированные таким образом, что возбуждающее поле было направлено вдоль кристаллографической оси $Y$. Были проведены расчеты при различном расстоянии между электродами, в пределах 1 - 3 мм. Показано, что при увеличении расстояния между электродами резонансная частота незначительно увеличивается, и использование демпфирующего покрытия на внешней стороне электродов позволяет существенно повысить добротность резонатора. Полученные результаты находятся в удовлетворительном соответствии с экспериментальными данными.
Показать Аннотацию