Роздiл ііі дослiдження розсiювання мандельштама–брiллюена при кiмнатнiй температурi

3.1. Експериментальна установка та методика вимiрювань

Дослiдження розсiювання Мандельштама-Брiллюена проводиться на експериментальнiй установцi, типова схема якої описана в рис 3.1. Розсiювання Мандельштама-Брiллюена збуджувалося гелiй-неоновим лазером ЛГН-215 1. (довжина хвилi випромiнювання λ = 6328Å) потужнiстю близько 50 мВт. Промiнь свiтла вiд лазера проходить через пластинку λ/2 для обертання площини поляризацiї та фокусується на зразок лiнзою 2. Промiнь, що пройшов через зразок, збирається з чорною поверхнею. Розсiяне пiд кутом 90^◦ свiтло збирається об’єктивом 3 та фокусується на апертурну дiафрагму 4. Пiсля дiафрагми свiтло збирається в паралельний пучок лiнзою 5 i падає на iнтерферометр Фабрi-Перо (IФП) 7. Для забезпечення триразового проходу розсiяного свiтла через iнтерферометр встановлено двi призми 6. Свiтло, що пройшло, збирається лiнзою 8 та фокусується на вихiдну дiафрагму 9. Далi встановлено лiнзу 10, у фокальнiй площинi якої знаходиться фотокатод фотоелектронного помножувача (ФЕП) 11 типу ФЭУ-106. В данiй установцi реалiзована фотоелектрична схема реєстрацiї методом "рахунку фотонiв". Сигнал з ФЕП подається на електрофотометр 12, а далi на вхiд "Y" двокоординатного самописця 13. Фокуснi вiдстанi всiх використаних лiнз та дiаметри дiафрагм вибиралися згiдно роботи [30] для отримання найбiльш високої рiзкостi iнтерференцiйної картини та її iнтенсивностi. Для забезпечення сканування тиском інтерферометр сполучений з форвакуумним насосом 14. Оскiльки змiна показника заломлення повiтря (змiна оптичної довжини ходу променя в IФП) вiдбувається лiнiйно зi змiною тиску, до системи "форвакуумний насос - IФП" включено iнтегральний перетворювач тиску 16 типу IПТА-0.1. Виводи даного перетворювача пiдключенi на вхiд "X" самописця 13, що забезпечує лiнiйну розгортку спектру розсiювання.

Рис. 3.1. Блок-схема експериментальної установки для дослiдження розсiювання Мандельштама-Брiллюена та релеївського розсіювання. а - 90⁰ геометрія розсіювання; б – геометрія розсіювання назад (180⁰).

Рис. 3.2 Схема розсіювання 90⁰ геометрії: k_i , k_i , k_s' , - хвильові вектори падаючого, відбитого та розсіяного світла, відповідно; q_ph , q'_ph – хвильові вектори акустичних фононів.

Для визначення швидкостi та затухання гiперзвукових хвиль отриманi спектри розсiювання розкладалися на контурнi лiнiї. Спектральнi лiнiї описувалися формою Лоренца.

; (3.1)

, (3.2)

де Ω₀ - зсув частоти компоненти МБР, ω₀ - частота випромiнювання гелiй- неонового лазеру, θ - кут розсiювання, n₀, n_S - показники заломлення для падаючого та розсiяного променів.

3.2. Анізотропія швидкості гіперзвуку в кристалах (PbySn1-y)2p2s6

Рис. 3.3. Розклад спектру МБР кристалу (Sn_0.1Pb_0.9)P₂S₆ на контурні лінії Лоренца.

Рис. 3.4 Спектр МБР кристалу (Pb_.0.2 Sn_0.8)₂P₂S₆ для êê[010], при кімнатній температурі, геометрія розсіювання 90А.

Рис. 3.5 Спектр МБР кристалу (Pb_.0.1 Sn_0.9)₂P₂S₆ для êê[010], при кімнатній температурі, геометрія розсіювання 180.

Рис. 3.6 Спектр МБР кристалу (Pb_.0.1 Sn_0.9)₂P₂S₆ для êê[110], при кімнатній температурі, геометрія розсіювання 90.

Таблиця 3.1.

Швидкість поширення гіперзвуку в твердих розчинах (Pb_ySn_y-1)₂P₂S₆ при кімнатній температурі вздовж різних кристалографічних напрямків, отриманих з 90⁰ геометрії розсіювання. (Дані для Sn₂P₂S₆ взяті для порівняння з роботи [31] ).

Напрям	Sn2P2S6 υLA, υTA1, υTA2 103 м/с	(Pb0.10Sn0.90)2P2S6 υLA, υTA1, υTA2 103 м/с	(Pb0.20Sn0.80)2P2S6 υLA, υTA1, υTA2 103 м/с
[011] [-101] [101] [110]	3.49, 2.47, 1.90 3.90, 2.32, 1.92 3.86, 2.52, 1.87 3.95, 2.25, 1.60	3.47, 2.60, 1.89 3.73, 2.31, 1.73 3.71, 2.28, 1.73 3.92, 2.31, 1.61	3.71, 2.59, 1.84 3.65, 2.21, 1.68 3.70, 2.30, 1.70 3.92, 2.32, 1.55

Таблиця 3.2.

Швидкість поширення гіперзвуку в твердих розчинах (Pb_ySn_y-1)₂P₂S₆ при кімнатній температурі вздовж різних кристалографічних напрямків, отриманих з 180⁰ геометрії розсіювання. (Дані для Sn₂P₂S₆ взяті для порівняння з роботи [31] ).

Напрям	Sn2P2S6 υLA, υTA1, 103 м/с	(Pb0.10Sn0.90)2P2S6 υLA, υTA1, 103 м/с	(Pb0.20Sn0.80)2P2S6 υLA, υTA1, 103 м/с
[100] [010] [001]	3.5, 2.4 3.0, 2.3 3.6, 2.4	3.30, 2.32 3.12, 2.59 3.40, –	3.20, – 3.36, – 3.61, 2.37

Рис. 3.7. Швидкість повздовжньої гіперзвукової хвилі, що поширюється в площині (001) кристалу (Pb_0.10Sn_0.90)₂P₂S₆, одержана з 90А геометрії розсіювання.

Рис. 3.8. Швидкість повздовжньої гіперзвукової хвилі, що поширюється в площині (001) кристалу (Pb_0.20Sn_0.80)₂P₂S₆, одержана з 90А геометрії розсіювання.