Способ определения параметров электрооптических кристаллов

 

Изобретение относится к бесконтактному контролю качества фоточувствительных электрооптических кристаллов, применяемых в качестве основного элемента различных оптоэлектронных устройств. Целью изобретения является упрощение процесса контроля, уменьшение его длительности и трудоемкости. Для этого в способе контроля параметров электрооптических кристаллов, включающем создание разности потенциалов на поверхности кристалла, на гранях кристалла в направлении падающего поляризованного неактивного излучения разность потенциалов создают в поле коронного разряда, возрастающего во времени до достижения максимального значения интенсивности прошедшего через систему излучения, и по кинетике спада интенсивности излучения после выключения коронирующего напряжения оценивают параметры. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (511 1 С 01 Х 21/21

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4295608/31-25 (22) 03,06,87 (46) 23.09.89, Бюл. М- . 35 (71) Кишиневский государственный уйиверситет им,В,И.Ленина (72) Е.В.Максимов, И,В.Дементьев и А,M.Êàëèíèí (53) 535,8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hь 819637, кл, G 01 N 21/21, опублик °

1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к бесконтактному контролю качества фоточувствительных электрооптических кристаллов, применяемых в качестве основного элемента различных оптоэлектронных

Изобретение относится к области бесконтактного контроля качества электрооптических, в том числе фоточувствительных, кристаллов, применяе" мых в качестве основного элемента различных оптоэлектронных устройств, Цель изобретения — уменьшение длительности, трудоемкости и упрощение процесса измерения параметров кристаллов.

На чертеже представлена временная диаграмма изменения интенсивности света при зарядке кристалла в поле коронного разряда и характерные точки в ней (t,- С = 1 С вЂ” время, в течение которого интенсивность зондирующего света падает от значения

I0 до I t — = t» — время полу,спада интенсивности зондирующего све„„Я0„, 1509 2

2 устройств, Целью изобретения является упрощение процесса контроля, уменьшение его длительности и трудоемкости.

Для этого в способе контроля параметров электрооптических кристаллов, включающем создание разности потенциалов на поверхности кристалла, на гранях кристалла в направлении падающего поляризованного неактивного излучения разность потенциалов создают в поле коронного разряда, возрастающего во времени до достижения максимального значения интенсивности про†. шедшего через систему излучения, и по кинетике спада интенсивности излучения после выключения коронирующе а го напряжения оценивают параметры. е

1 ил, 1 табл. та после экспозиции активной подсветкой b,t = 10 с).

Ф

Способ контроля параметров электрооптических кристаллов осуществля- СЛ ют следующим образом. Ю

Регистрируют интенсивность I неак- CO тивного для кристалла света, прошедше- ©) го через систему, состоящую из двух QQ скрещенных поляризаторов и кристалла Я между ними, по отношению к интенсивности света, прошедшего через систему при параллельных поляризаторах I

На параллельных гранях электрооптического кристалла, например

Bi СеО в направлении падающего поляризованного неактивного излучения создают разность потенциалов U в поле .положительного и отрицательного коронного разряда. Напряжение и U

I=-I sin (— — — -) О 2 ъ, Кинетика спада интенсивности неактивного зондирующего света после выключения коронирующего напряжения определяется законом спада потенциала на кристалле, Время релаксации потенциала определяется эффектив- 20 ным удельным сопротивлением Р э и емкостью кристалла,что позволяет провести оценку эффективного удельного сопротивления следующим образом.

1 е (2)

Е б, 1п 11(Usted где Д t — интервал времени, за который потенциал на кристалле падает от максимального 30 значения до U<, с — диэлектрическая постоянная кристалла;

Г, = 8,85 10 ф/м.

Используя формулу (1), выразим

11,/U через регистрируемые величины интенсивности света, Тогда формула (2) приобретает вид

ht

Оэ — г (3)

1 7 Е Я 1п 0,63 . I

В данном случае время d t — это время в течение которого интенсивность зонт дирующего света падает от максимального значения I до I<, Ьt = 10 с. 45

3 5096 на коронирующих электродах возраста-. ет по линейному закону и автоматически отключается при достижении максимального значения интенсивности света, прошедшего через систему:

I - Io, что соответствует созданию на поверхностях кристалла разности потек циалов, близкой по значению к полуволновому напряжению U>

82 4

Контроль параметров проводился на кристаллах силиката висмута, вырезанных в направлении (100) раз3

Ф мерами 40х30х1 мм

В

Пример la С помощью фотоприемника определяется максимальная интенсивность неактивного света,Е, прошедшего через систему: поляризатор-кристалл-анализатор при параллельных поляризаторах в отсутствии потенциала на поверхности кристалла, Затем анализатором устанавливается

"темновой фон", т.е, интенсивность света на выходе системы уменьшается до О, Неактивным для кристаллов типа сил.— ленита считается излучение длиной волны > 700 нм, при котором фоточувствительность примерно в 10 раз ниже фоточувствительности в .случае облучения кристаллов светом из области собственного оптического поглощения (Я = 380-420 нм).

После установления "темнового фо-, на" поверхность кристалла заряжается в поле коронного разряда, На коро-. нирующие электроды от двуполярного источника подают высокое напряжение, возрастающее по линейному закону от 2 до 10 кВ, При достижении максимального просветления фиксируют соответствующее этому моменту коронирующее напряжение U<, которое затем отключают °

Максимальное просветление всей системы наблюдается при создании на . поверхности кристалла разности потенциалоЬ, равной величине полуволнового напряжения U> которая может быть определена как

Ц,1 = (к- 11з) (P t цг) УЬк/см ):э т где P — мощность активного света, (Вт/см )3

t, — время (с) полуспада интенсивности зондирующего света, 55

Фоточувствительность кристалла оце нивают по времени полуспада потенциала на кристалле при его экспонировании активным светом или, учитывая (1), по времени полуспада интенсивности зондирующего света где U — напряжение на коронирующих электродах, измеренное в момент достижения максимального просветления в системе поляризатор-кристалл-анализатор;

U — напряжение зажигания коронного разряда, которое явля ется характеристикой применяе емого зарядного устройства, Для примененного зарядного устрой. ства при комнатной температуре U> = (3 6+O,OS) кВ экспериметальные ре1509

S =

Р и

50

55 зультаты по определению полуволнового напряжения приведены в таблице, Пример 16. Оценка эффективного удельного сопротивления проводилась по двум значениям интенсивности не5 активного света I = Io (макс.) и I,, которое измеряли через (10+0,01)с после выключения коронирующего напряжения, го

Согласно формулам (1) и (2) эффективное удельное сопротивление рассчитывается по уточненной формуле )э т, 15 1

E Q. 1n О 63 arcsin о о (3) <4-где с„= 8,85 10 ф/см;

C - 50 (В1 г Я ог ) дс =10c, С учетом констант формула преобразуется к виду

2 3 10 25

0 — — — - — -- — (Ом см) .

1- э

1п О 63 arcsin о

Таким образом, зафиксировав два значения интенсивности излучения, прошедшего через систему, можно произвести расчет P э

Пример 1в. После измерения интенсивности излучения I осуществляют экспозицию кристалла активным светом и измеряют время, эа которое ин- 35 тенсивность I уменьшится вдвое (время полуспада) °

Используя значение мощности падающего активного света и экспериментально определенное время полуспада, мож- 40 но оценить фоточувствительность как величину, обратную энергетической экспозиции

Результаты исследований приведены в таблице.

Способ позволяет путем регистрации только интенсивности неактивного зондирующего света контролировать такие важные параметры электрооптических фоточувствительных кристаллов как эффективное удельное сопротивление, фоточувствительность,,которые определяют основные эксплуатационные характеристики оптоэлектронных уст682 6 ройств, создаваемых на основе подобных к рис т алло в, Способ контроля параметров фоточувствительных электрооптических крис-. таллов в едином цикле имеет такие преимущества по сравнению с известными, как качественное, оперативное,(20 c) и менее трудоемкое проведение контроля параметров кристаллов, так как отпадае ет необходимость в предварительной технологической операции по нанесению контактов ввиду специфики созда-.; ния разности потенциалов на кристалле в поле коронного разряда, Кроме того, отпадает необходимость в дополнительном оборудовании и проведе-. нии промежуточных измерений, Способ может быть применен для оценки светомодуляционной способнос-. ти, эффективного удельного сопротивления широкого круга электрооптических материалов, имеющих большие значения полуволнового напряжения при комнат-, ной температуре, формула изобретения

Способ определения параметров электрооптических кристаллов, заключающийся в том, что через кристалл пропускают плоскополяризованное излучение, создают на поверхностях кристалла разность потенциалов, выделяют в прошедшем излучении компоненту, поляризованную ортогонально входному излучению, отключают напряжение, создающее разность потенциалов, измеряют интенсивность прошедшего излучения в процессе релаксации разности потенциалов и по ней определяют параметры кристалла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения длительности, трудоемкости и упрощения определения, разность потенциалов создают с помощью коронного разряда, увеличивают ее во времени до, достижения максимальной интенсивности измеряемого излучения, определяют полуволновое напряжение, после частичной релаксации разности потенциалов экспонируют кристалл активным излучением и определяют удельное сопротивление кристалла по участку спада интенсивности измеряемого излучения до экспонирования и фоточувствительность по участку спада интенсивности после экспонирования.

1509682

Полуволновое напрявеине, кВ

О,!В

6,2

6,7

420с50

720+50

Составитель Л.Архонтов

Редактор В.Данко Техред А.Кравчук

Корректор О. Ципле

Заказ 5797/36 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101,Длина волны неактивного ,излучения и его мощность> нм 0

Длина волны ак тив ного излучения н его мощность нм

Эффективное ельное противлее (рассчи нное)

Ок см реня по успела зкспериеитальное) с точувствиельность ассчитаниое)

Дв/см )

Коронирующее иапряиение,соответствующее максимальному просветлению, KB