[發明專利]利用原位布里淵散射光譜分析三方晶系材料折射率的方法

有效

• 申請號: 202010660571.3
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111855614B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 吳永全;王旭;陶倩
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種利用原位布里淵散射光譜分析三方晶系材料折射率的方法，包括以下步驟：(1)采用立式樣品臺；(2)采用CCD顯微攝像器；(3)將樣品放置在立式樣品臺中，對散射配置進行改進；(4)測試前對法布里?珀羅干涉儀進行較準；(5)對檢測得到的光譜圖進行分析，從而確定樣品的折射率。本發明方法可獲得高信噪比的布里淵光譜圖及確定材料的折射率，能精確測定SiOsubgt;2/subgt;樣品的布里淵散射光譜圖以及折射率等其他聲學常數，為未知材料的物理性能研究提供了方法。

技術領域

本發明涉及三方晶系材料聲學物理常數分析基數領域，特別涉及一種原位布里淵散射光譜分析晶體折射率的方法。

背景技術

任何新材料在應用及推廣之前，都需要準確的物理性能參數作為基礎。在這種情況下，聲學物理常數，特別是彈性、壓電和介電常數等的完整集合，為實際生產和應用打下基礎，能夠準確測量這些常數是材料應用設計的關鍵。隨著科學技術的進步，材料性能檢測的手段逐漸豐富，為快速準確地檢測材料的相關物化性能提供了條件。由于光學檢測手段在其檢測過程中，對所測樣品非接觸無損傷、對樣品無尺寸要求以及檢測設備不受樣品所處環境影響的特點，光學檢測逐漸成為檢測中重要技術，其中對材料非彈性散射光的拉曼散射和布里淵散射兩種檢測方法也得到了廣泛的應用。布里淵散射是光子與樣品內部的聲子等相互作用而引起的，需要準確的確定入射光與散射光的方向，即散射配置。對于透明、不透明、固體或液體材料，需要采用不同的散射配置或多個散射配置配合使用。目前常用的散射配置有90°直角散射、平板對稱散射及180°背向散射。

在三方晶系材料的布里淵散射研究中，通常采用的是背散射配置。利用這種方法可以實現準確的測量晶體材料的彈性、壓電、介電等物理常數。但是在測量分析的過程中，由于背散射配置對樣品有折射率數據的要求，而目前多為引用物理化學手冊的已知內容，在聲學常數的實際分析中存在一定的計算誤差，且對于未知樣品的研究中折射率是一個盲點。因此，能否準確原位獲得樣品材料的折射率數據是分析材料物理性能的重要因素。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種利用原位布里淵散射光譜分析三方晶系材料折射率的方法，采用Sandercock型3+3通道法布里-珀羅干涉儀，在測試配置中進行創新，以達到對未知樣品進行分析。本發明方法能獲得高信噪比的布里淵光譜圖及確定材料的折射率，能精確測定SiO₂樣品的布里淵散射光譜圖以及折射率等其他聲學常數，為未知材料的物理性能研究提供了新的方法。

為達到上述發明創造目的，采用如下發明構思：

測試配置必須考慮到三個因素：

一是樣品的限制，雖然可用平板對稱散射與180°背向散射配置結合的方式以求得折射率，但是考慮到平板對稱散射只適用于透明樣品，且對樣品的尺寸苛刻的要求，為達到滿足任何透明度的樣品能夠進行實驗的目的，須排除平板對稱散射。

二是樣品在散射光路的放置，考慮到測量的精準性問題，樣品應該設置在與入射光和散射光的角平分線相垂直的平面上，以保證所測聲波波矢為同一波矢。

三是反射光的影響，為減免反射光的信號干擾，將收集信號窗口進行調整降低彈性光的累積。

根據上述發明構思，本發明采用如下技術方案：

一種利用原位布里淵散射光譜分析三方晶系材料折射率的方法，包括以下步驟：

(1)選用光學立式樣品臺，用于改變待測的三方晶系材料樣品水平平面的方位角；

(2)將三方晶系材料樣品放置在所述步驟(1)中采用的立式樣品臺上；

(3)選用帶監視器的顯微相機，用于入射光的聚焦；

(4)對散射配置進行改進，改變入射光與散射光的夾角，同時對三方晶系材料樣品進行方位角調整；運用法布里-珀羅干涉儀，對三方晶系材料樣品進行檢測；