[其他]檢驗鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶質量的方法

無效

• 申請號: 87100213
• 申請日: 1987-01-19
• 公開（公告）號: CN87100213A
• 公開（公告）日: 1988-08-31
• 發明（設計）人: 李杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/00
• 代理公司: 同濟大學專利事務所
• 代理人: 譚震威,徐曉群

本發明是一種檢驗鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶質量的方法。它采用超聲波脈沖回波測試技術來檢驗鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶的質量。

目前已有多種檢驗鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體質量的方法：1、X光形貌術;2、腐蝕法;3、光學方法;4、聲學方法等，然而，這幾種方法尚有不足，表現為：

X光形貌術，測試費用高，耗時長，不適合于大規模生產線檢測中使用。

腐蝕法，是一種破壞性的檢測手段，且每次檢測只能檢測一個平面，難以判斷整個晶錠的質量。另外，腐蝕法使用硝酸、氫氟酸等化學試劑，不利于操作人員的健康。

光學方法在檢測激光器件的晶體質量上，一些對聲傳播有強烈影響的缺陷（如鐵電反相疇）不易檢測出來。此外，和X光形貌術，腐蝕法一樣，許多光學方法只能探測一個平面，或一片薄晶片，這大大增加了檢測的工作量。

用傳輸線技術檢測共振頻率的傳統的聲學方法來測定晶體的彈性常數、壓電常數、電介常數，對晶體存在的缺陷不敏感。

日本專利昭和58-172545提供了一種用聲速測定技術檢測聲表面波器件用晶體單疇化程度的檢測方法。這種方法仍有一些不足：1、聲速對晶體存在的缺陷不敏感，極化和未極化晶體的聲速差別僅1%數量級。2、由于晶體存在的缺陷造成聲速的變化可正可負，其效果有時會互相抵消。因此，用聲速來測定晶體質量不可靠。3、操作方法不簡便。

本發明的目的在于提供一種測試方便，實用、靈敏度高、準確又可靠的檢驗鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體質量的方法，用來檢驗晶體中存在的缺陷和晶錠整體的均勻性。

圖1 測試系統框圖。其中，射頻功率脈沖訊號發生器（1），選用300MH_Z與700MH_Z或其它頻率的超聲波，最大脈沖輸出功率為1KW，脈沖延續時間一般為1μs，接收放大器（2），顯示示波器（3），指數曲線發生器（4），自動衰減記錄裝置（5），圖像記錄裝置（6），試件測試腔體（聲測腔）（7）。

圖2-1、2-2，聲測腔構造圖。本發明中采用聲表面激發技術，不使用粘接的壓電換能器而用交變電磁場在壓電晶體表面直接激發和接收脈沖聲波。

圖2-1，圖2-2中提供了二種簡便的測試臺構造圖。在圖2-1中，帶彈簧裝置的探極（9），50Ω同軸電纜（10），BNC插口（11）;帶中心孔的金屬平板（12），探極從中心孔內伸出，金屬平板與地電極接通，支架（13），聚脂薄膜（14）。測試時只需將試件放在平臺上，壓在電極上就可進行測試，使用方便。

在圖2-2中，同軸電纜（16）與探極（15）連接，探極（15）固定不動，試件（18）安裝在平移臺（17）上。平移臺（17）由二個步進馬達驅動，使探極（15）沿試件（18）表面作二維掃描。步進馬達的動作由一臺微機控制，接收的聲訊號以及探極位置訊號同步輸入微機，從而可以自動描繪晶體聲學性能的二維圖案。

試樣的制備和聲模式的選擇：

有多種聲學模式可以選擇作晶體質量檢驗用。其中沿結晶學X軸傳播之FS波是最適用的模式之一;沿晶錠生長軸傳播的縱波是另一 種常用的模式。

圖3????樣品制備示意圖。垂直于聲波傳播方向的一對界面（19）需要進行光學拋光，拋光要求根據測試要求決定。精確測定聲衰減值時，一般要求這一對平面拋光到平面度優于λ/2（λ為綠光波長）、平行度優于10弧秒;僅僅測量插入損耗時，拋光要求可以降低。

測試時，射頻功率脈沖訊號發生器輸出的電脈沖，通過聲測腔的探極在晶體表面激發起脈沖聲波，聲脈沖在試樣內傳播，達相對界面后反射，反射的脈沖聲訊號返回探極處時，在晶體界面上激發起脈沖的電磁場，這一回波電訊號被探極接收，聲脈沖在試樣內往返傳播形成一系列的回波訊號，經接收放大器放大后由示波器、衰減記錄儀等裝置將諸次回波訊號順序顯示記錄下來，即可獲得回波圖案及聲衰減值，插入損耗等所需要的數據。

當試件為均勻晶體時，聲波在傳播過程中均勻衰減，所顯示的脈沖回波列按指數律均勻衰減，而當試件中存在缺陷時，結果表現為：

1、第一回脈沖訊號幅值的減少，即插入損耗增加;

2、聲傳播衰減的增加;

3、回波圖案的畸變，即相繼的回波不按指數律均勻衰減，其包絡線被周期性地調制，或呈現無規則地變化。

由此，構成本發明的方法有：