[發(fā)明專利]CO2激光輻照使鋯鈦酸鉛陶瓷壓電性能消失的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910088911.3
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101599528A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣毅堅;于永明;趙艷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L41/24
• 分類號: H01L41/24;C04B41/80
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沈 波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過激光輻照改變功能材料物理性質(zhì)的方法，具體涉及一種采用CO₂激光輻照使鋯鈦酸鉛陶瓷壓電性能消失的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)激光問世以后，人們開始研究在軍事對抗中運用激光武器，由于激光武器具有傳播速度快，轉(zhuǎn)移目標(biāo)快，發(fā)射沒有后坐力，空間載體運行穩(wěn)，發(fā)射精度高，可以無限次發(fā)射，殺傷威力大，抗干擾能力強等特點，將使戰(zhàn)場發(fā)生革命性的變化。激光器不僅可以用作防御性武器，如反導(dǎo)彈，也可以用作進(jìn)攻性武器，如激光眩目，反衛(wèi)星。激光反導(dǎo)彈主要是通過破壞光電器件、導(dǎo)彈頭罩等達(dá)到破壞導(dǎo)彈的光電制導(dǎo)系統(tǒng)的目的，使其無法擊中目標(biāo)。激光眩目則是使透鏡的保護(hù)膜發(fā)生破壞，使飛行員的眼睛受損。激光反衛(wèi)星主要是利用衛(wèi)星的薄弱環(huán)節(jié)，如溫控、高度控制、姿態(tài)控制、供電、結(jié)構(gòu)、跟蹤和遙測等，來破壞衛(wèi)星的子系統(tǒng)使其無法正常工作。美國目前正在發(fā)展的的高能激光武器有天基激光武器(SBL)、機載激光武器(ABL)、地基激光武器(GBL)、車載激光武器和艦載激光武器。1997年10月，美國陸軍進(jìn)行了一次激光反衛(wèi)星實驗，攻擊的目標(biāo)是即將報廢的MSTI-3衛(wèi)星，并公開試驗經(jīng)過和結(jié)果。此次激光反衛(wèi)星實驗美國陸軍先用高功率激光器(2.2MW的氟化氘化學(xué)激光器，簡稱MIRACL)向該衛(wèi)星發(fā)射了2次，然后用低功率激光器(功率值保密，簡稱LPCL)向該衛(wèi)星進(jìn)行了4次激光發(fā)射，據(jù)分析表明MIRACL激光器的功率低于500KW，介于衛(wèi)星傳感器飽和和破壞閾值之間，旨在獲取星載紅外探測器從飽和至破壞過程的數(shù)據(jù)，而衛(wèi)星上傳感器對LPCL激光器的最后2次發(fā)射均作出了反應(yīng)，表明MIRACL激光器的2次發(fā)射均未使衛(wèi)星上的紅外傳感器受損。此后反衛(wèi)星地基激光武器的研究轉(zhuǎn)為秘密進(jìn)行。

一直以來，鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷都以其優(yōu)良的壓電性能占據(jù)壓電元件的主導(dǎo)地位，尤其在軍事領(lǐng)域，如壓電傳感器、壓電換能器、壓電引信等都以PZT基陶瓷為核心元件。

目前，還沒有前人研究用激光輻照使PZT陶瓷壓電性能消失的方法來使以PZT為核心元件的器件失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通過CO₂激光輻照使PZT陶瓷壓電性能消失的方法。

本發(fā)明采用波長為10.6μm的紅外波段的CO₂連續(xù)激光器為輻照源，輻照帶電極并極化后的PZT陶瓷，調(diào)整好激光頭與樣品表面的距離，使照射在樣品上的光斑處于離焦位置，并覆蓋整個樣品的表面，樣品位于圓形光斑的中心，并通過控制激光器的輸出輻照功率和輻照時間，使PZT陶瓷的壓電性能消失，具體包括如下三種技術(shù)方案：

第一種、采用帶電極并極化后的PZT陶瓷作為樣品，激光器的輸出輻照功率密度為275-882W/cm²，輻照時間為2s。

第二種、采用帶電極并極化后的PZT陶瓷作為樣品，激光器的輸出輻照功率密度為138-177W/cm²，輻照時間為5s。

第三種、采用帶電極并極化后的PZT陶瓷作為樣品，激光器的輸出輻照功率密度為67-196W/cm²，輻照時間為10s。

本發(fā)明所提供的方法有效消除了PZT的壓電性能，如當(dāng)激光輻照時間是2s，激光功率密度達(dá)到275W/cm²時，樣品的壓電性能有明顯下降，當(dāng)激光功率密度大于330W/cm²時，樣品的壓電性消失；當(dāng)激光輻照時間是5s，激光功率密度達(dá)到138W/cm²時，樣品的壓電性能有明顯下降，當(dāng)激光功率密度大于160W/cm²時，樣品的壓電性消失；當(dāng)激光輻照時間是10s，激光功率密度達(dá)到67W/cm²時，樣品的壓電性能有明顯下降，當(dāng)激光功率密度大于70W/cm²時，樣品的壓電性消失。

以下結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

具體實施方式

本發(fā)明所提供的激光輻照使鋯鈦酸鉛陶瓷壓電性消失的方法在常溫空氣氣氛下進(jìn)行，采用中國科學(xué)院聲學(xué)研究所研制的ZJ-4AN型準(zhǔn)靜態(tài)d₃₃測量儀測量樣品的壓電性能，即測量樣品的壓電應(yīng)變常數(shù)d₃₃。激光輻照前后PZT的壓電性能的測量結(jié)果見表1。