Συμβολή στην ανίχνευση, καταγραφή και ερμηνεία της εκπομπής ακουστικών και ηλεκτρομαγνητικών σημάτων και των φαινομένων μνήμης κατά την παραμόρφωση διηλεκτρικών κρυστάλλων

Abstract

Στην παρούσα διατριβή έγιναν εργαστηριακά πειράματα ομοαξονικής συμπίεσης και παραμόρφωσης μέχρι την τελική κατάρρευση, σε δείγματα κρυσταλλικού LiF. Αναπτύχθηκε σύστημα ηλεκτρονικών διατάξεων κατάλληλο για την ανίχνευση και ψηφιακή καταγραφή ακουστικής και ηλεκτρομαγνητικής εκπομπής κατά την διάρκεια της παραμόρφωσης. Το ψηφιακό τμήμα της διάταξης σχεδιάστηκε ώστε να δύναται να καταγράφει χρονοσειρές μεγάλου χρονικού εύρους, όταν λειτουργεί σε χαμηλότερο ρυθμό δειγματοληψίας, αλλά έχει και την δυνατότητα να εστιάζει σε συγκεκριμένα γεγονότα της χρονοσειράς, όταν λειτουργεί σε υψηλό ρυθμό δειγματοληψίας. Με την ολοκλήρωση της πειραματικής αυτής εργασίας διαπιστώθηκαν τα εξής : 1. Κατά την διάρκεια της παραμόρφωσης καταγράφεται ακουστική και ΗΜ εκπομπή σε ευρεία ζώνη συχνοτήτων από μερικά KHz εως μερικά MHz. 2. Η ηλεκτρομαγνητική εκπομπή συνίσταται από πληθώρα στοιχειωδών ΗΜ παλμών οι οποίοι αποδίδονται σε μηχανισμό συνδυασμένης κίνησης ηλεκτρικά φορτισμένων γραμμικών ατελειών (dislocations) που καταλήγουν σε άνοιγμα μικρορωγμών. Το φασματικό περιεχόμενο της ΗΜ εκπομπής συσχετίζεται με το φασματικό περιεχόμενο εκάστου μεμονωμένου στοιχειώδους ΗΜ παλμού. 3. Παρατηρούνται φαινόμενα μνήμης όχι μόνο στην Ακουστική εκπομπή αλλά και στην εκπομπή ΗΜ ακτινοβολίας, δηλαδή,σε πειράματα διαδοχικών κύκλων μηχανικής φόρτισης -αποφόρτισης ή έναρξη της ΗΜ εκπομπής παρατηρείται αφού ξεπεραστεί το μέγιστο stress του προηγούμενου κύκλου. 4. Ισχυρή ακτινοβόληση κρυστάλλων LiF μέσω ραδιοισοτόπου CO60 σε επαρκείς δόσεις προκαλεί εξαφάνιση των ΗΜ σημάτων κατά την ομοαξονική συμπίεση , λόγω δημιουργίας F-κέντρων . Αντιθέτως τα ακουστικά σήματα παραμένουν. Μετά από θέρμανση του ακτινοβολούμενου υλικού σε θερμοκρασία περίπου 400οC για μία ώρα περίπου η επανάληψη των πειραμάτων συμπίεσης έδειξε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα επανεμφανίζονται. Το πειραματικό αυτό γεγονός συνηγορεί ότι υπεύθυνος μηχανισμός για την προέλευση της ΗΜ εκπομπής είναι οι μετακινούμενες ηλεκτρικά φορτισμένες γραμμικές ατέλειες (dislocations). 5. Το φασματικό περιεχόμενο των μεταβολών του ρυθμού εκπομπής ΗΜ παλμών συσχετίζεται με τον μηχανισμό της κλιμάκωσης του κατακερματισμού (fragmentation) του υλικού καθώς προσεγγίζεται η κατάρρευση. Καθώς προσεγγίζεται η τελική κατάρρευση του υλικού στον τελευταίο κύκλο συμπίεσης, διαπιστώνεται κρίσιμη συμπεριφορά σε σχέση με την ΗΜ εκπομπή. Επίσης η περαιτέρω ανάλυση των ΗΜ σημάτων έδειξε ότι η Ηλεκτρομαγνητική Εκπομπή ακολουθεί εκθετικό νόμο με εκθετικό παράγοντα που μεταβάλλεται αυξανόμενος καθώς προσεγγίζεται η κατάρρευση