Photoacoustic diagnostics of inhomogeneous gyrotropic materials with internal stress using Bessel light beams

• Autorzy: Mityurich G. , Aleksiejuk M. , Ranachowski P. , Pelivanov I. , Serdyukov A.

Warianty tytułu

PL

Fotoakustyczna diagnostyka niejednorodnych żyroskopowych materiałów z wewnętrznymi naprężeniami z zastosowaniem laserowych wiązek Bessela

• Konferencja: Composites and Ceramic Materials - Technology, Application and Testing (12 ; 16-18 May 2011 ; Białowieża, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper considers the investigation of photoacoustic transformation in naturally-gyrotropic and magnetoactive crystals, with internal stress under sound excitation in different modes by Bessel light beams (BLB). In the range of high modulation frequencies (? > 1 MHz), the dependence of the photoacoustic response amplitude on the radial coordinate ? exhibits resonant phenomenon, which can be used to increase the resolution of photoacoustic spectroscopy for media with internal stresses. The expressions for amplitudes of photoacoustic signals in strained crystalline samples were obtained under different boundary conditions, taking into account the dependence of the thermoelastic coupling coefficient on the initial strain in the sample. It was showed that a resonant increase in the amplitude signal is related to the dependence on the geometric parameters of the sample-piezoelectric transducer system, the values of Murnagan constants, the mode composition of the Bessel light beam, and its amplitude modulation frequency.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań transformacji fotoakustycznej poprzez dźwięk generowany laserowymi wiązkami Bessela o różnych modach w kryształach naturalnie żyrotropowych i magnetoaktywnych, z wewnętrznymi naprężeniami. Stwierdzono, że w zakresie modulacji o wysokiej czestotliwosci ( > 1 MHz), zależność amplitudy odpowiedzi fotoakustycznej od radialnej współrzędnej wykazuje efekt rezonansowy. Efekt ten może być wykorzystany do podwyższenia rozdzielczości spektroskopii fotoakustycznej w ośrodkach z wewnętrznymi naprężeniami. Otrzymano wyrażenia na amplitudy sygnałów fotoakustycznych w próbkach krystalicznych z wewnętrznymi naprężeniami, przy różnych warunkach brzegowych. Brano przy tym pod uwagę zalezność współczynnika sprzężenia termoplastycznego od wewnętrznych naprężeń w próbce. Wykazano, że rezonansowy wzrost amplitudy sygnału jest zależny od geometrycznych parametrów układu próbka – przetwornik piezoelektryczny, wartości stałych Murnagana, modów wiązki Bessela i częstotliwości modulacji.

Słowa kluczowe

EN

photoacoustic spectroscopy; Bessel light beams; magnetoactive gyrotropic materials

PL

spektroskopia fotoakustyczna; laserowe wiązki Bessela; materiały żyroskopowe i magnetoaktywne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 4
• Strony: 1235--1242
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mityurich G.

autor

Aleksiejuk M.

autor

Ranachowski P.

autor

Pelivanov I.

autor

Serdyukov A.

• Belarusian Trade-Economical University, 246029, Gomel, Belarus

Bibliografia

• [1] A. Rosencwaig, Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy, N. Y. (1980).
• [2] V. E. Gusev, A. A. Karabutov, Laser Optoacoustics, Science, Moskov (1991).
• [3] G. S. Mityurich, J. Motylewski, J. Ranachowski, Modern photoacoustic spectro-scopy problems. Theory and experiment, IFTR reports, Polish Academy Science, Warszawa (1993).
• [4] F. I. Fedorov, Theory of Gyrotropy, Nauka i Tekhnika, Minsk (1976).
• [5] A. F. Konstantinova, B. N. Grechushnikov, B. V. Bokut', E. G. Valyashko, Optical Properties of Crystals, Nauka i Technika, Minsk (1995).
• [6] F. I. Fedorov, Optics of Anisotropic Media, Izd-vo Akad. Nauk BSSR, Minsk (1958).
• [7] B. V. Bokut', G. S. Mityurich, Determination of optical parameters for absorbing gyrotropic crystals by photoacoustic method, Kristallografiya 32, 4, 962-966 (1987).
• [8] G. S. Mityurich, V. P. Zelenyi, I. V. Semchenko, A. N. Serdyukov, Photoacoustic spectroscopy of cholesteric liguid crystals. Bragg reflection region, Opt. Spektrosk. 72, 2, 428-433 (1992).
• [9] G. S. Mityurich, E. G. Starodubtsev, Photoacoustic spectroscopy of shortperiodic gyrotropic super-lattices, Kristallografiya 39, 6, 1068-1072 (1994).
• [10] K. L. Muratikov, Theory of generation of mechanical vibration by laser radiation in solid body with internal stresses on the basis of thermoelastic effect, Journal Technical Physics 69, 7, 59-63 (1999).
• [11] M. Aleksiejuk, A. N. Emelyanovich, G. S. Mityurich, Investigation of resonance photoacoustic phenomen in solid media with internal stresses, Ceramics 61, 85-91 (2001).
• [12] Y. V. Gulyaev, A. I. Morozov, V. Y. Raevsky, Photoacoustic spectroscopy of optical nontransparent objects with piezoelectric detection, Acoustic Journal 31, 4, 496-473 (1985).
• [13] M. Aleksiejuk, A. N. Emelyanovich, G. S. Mityurich, Resonance photoacoustic transformation in layered media in the process excitation of sound by Bessel light beams, Ceramics 79, 30-36 (2003).
• [14] V. V. Bokut', A. N. Serdyukov, To phenomenological theory of natural optical activity, JETP 61, 1803-1813 (1971).
• [15] G. S. Mityurich, M. Aleksiejuk, P. V. Astakhov, A. N. Serdyukov, Laser photo-acoustic spectroscopy of the piezoceramic materials, Archives of Metallurgy and Materials 54, 4, 889-894 (2009).