Method Article

אפיון מלא סט חומר קבועים תלות בטמפרטורה שלהם עבור חומרים פייזו באמצעות ספקטרוסקופיית תהודה אולטראסאונד

DOI:

10.3791/53461

⸱

April 27th, 2016

 , 
1Key Laboratory of Underwater Acoustic Communication and Marine Information Technology, Xiamen University, 2Department of Mathematics and Material Research Institute, The Pennsylvania State University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מתאר את הליך מדידת תלות הטמפרטורה של קבועי החומר המלאים של חומרים פיזואלקטריים באמצעות ספקטרוסקופיה אולטרסאונד תהודה (RUS).

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במהלך המבצע של מכשירים אלקטרו בהספק גבוה, עלייה בטמפרטורה היא בלתי נמנעת בשל הפסדים מכניים וחשמליים, גרימת השפלה של ביצועי המכשיר. על מנת להעריך השפלות כזה בעזרת הדמיות מחשב, תכונות חומר מטריקס מלאות בטמפרטורות גבוהות יש צורך כתשומות. קשה מאוד למדוד נתונים כאלה לחומרי ferroelectric עקב וריאצית הטבע ורכוש איזוטרופי החזקה שלהם בקרב מדגמים של גיאומטריות שונות. בגלל מידת שלילת הקוטביות היא מצב בגבול, נתונים תלויים מתקבלים על ידי ה- IEEE (מכון מהנדסי חשמל ואלקטרוניקה) טכניקת תהודת עכבה, מחייב מספר דוגמאות בגיאומטריות שונות בצורה קיצונית, בדרך כלל חסר-עקביות עצמית. בספקטרוסקופיה אולטרסאונד התהודה (RUS) הטכניקה מאפשרת קבועי החומר סט מלא כדי למדוד באמצעות דגימה אחת בלבד, אשר יכול למנוע שגיאות שנגרמו על ידי מדגם לדגום variatיוֹן. הליך RUS מפורט מודגם כאן באמצעות titanate zirconate להוביל (PZT-4) מדגם piezoceramic. בדוגמא, הסט השלם של קבועי חומר נמדד מ בטמפרטורת חדר עד 120 מעלות צלזיוס. קבועים דיאלקטריים חינם נמדד figure-abstract-1 ו figure-abstract-2 גם הושווה עם אלה מחושבים על בסיס נתוני סט מלא נמדד, וקבועי פיזואלקטריים ד 15 ד 33 חושבו באמצעות נוסחות שונות. הסכם מצוין נמצא המכלול של טמפרטורות, אשר אשרו את שעקיבות העצמיות של ערכת הנתונים שהשיגה RUS.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Titanate zirconate יצוקה (PZT) קרמיקה פיזואלקטריים, (1-x) PbZrO 3 -xPbTiO 3, ונגזרותיו כבר בשימוש נרחב מתמרים קולי, חיישנים ומפעילים מאז 1950 1. רבים מהמכשירים אלקטרו אלה משמשים בטווחי טמפרטורה גבוהים, כגון לכלי רכב שטח ותהום היטב בכניסה. יתר על כן, מכשירים בהספק גבוהים, כגון מתמרים טיפוליים אולטראסאונד, שנאי פיזואלקטריים ומקרנים סונאר, לעתים קרובות התחממות במהלך מבצע. עליות בטמפרטורה כזו תשנה את תדרי התהודה ואת מוקד של מתמרים, גרימת ירידה בביצועים חמורה. ממוקד בעוצמה גבוהה אולטרסאונד (HIFU) הטכנולוגיה, כבר בשימוש בקליניקה לטיפול בגידולים, משתמשת מתמרים קולי עשויים קרמיקה PZT. במהלך המבצע, הטמפר....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לדוגמא הכנה 1.

הערה: דגימות קרמיקה PZT-4 בגודל הרצוי ניתן להזמין ישירות מהיצרנים קרמיקה רבים PZT. אפשר גם לחתוך את המדגם מבלוק קרמיקה PZT גדול באמצעות מכונת חיתוך יהלומים, אז repole המדגם לשחזר depoling הנגרמת על ידי חיתוך וליטוש. הנה, את הצורה המדגמת היא פאות עם כל ממד בין 3 מ"מ ו 10 מ"מימ. גדולות יותר דגימות גודל אינן נחוצות אבל דיוק עלול להיות בסיכון אם דגימות קטנות מדי.

  1. לפולנית המשטחים של מדגם מלבן פאות על גבי Disk פרספקס שימוש Al 2 O 3 אבקות. <....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LM אַלגוֹרִיזְם המשמש ההיפוך הוא איתור מינימום מקומי. לכן, את הערכים ההתחלתיים של קבועים קשיחים אלסטית figure-results-1 , figure-results-2 , figure-results-3 , figure-results-4 , ו figure-results-5 וקבו....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טכניקת RUS המתואר כאן ניתן למדוד את קבועי חומר סט מלא רק באמצעות דגימה אחת, אשר מבטלת שגיאות שנגרמו על ידי וריאצית רכוש ממדגם לדגום כך שעקיבות עצמיות ניתן להבטיח. השיטה יכולה לשמש לכל חומר מוצק עם Q גורם באיכות גבוהה, לא משנה אם הם פיזואלקטריים או לא. כל טכניקות האפיון קיימים התקן מחייבות כמה דוגמאות כדי לקבל את נתוני סט המלאים וקשים להשיג נתונים עצמיים עקבית.

חשוב בדיוק למדוד קבועי אלסטית

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לסופרים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענק מס' 11374245), ה-NIH תחת מענק מס' P41-EB2182, הקרן למדעי הטבע של מחוז פוג'יאן, סין (מענק מס' 2013J01163), וקרן המחקר הפתוחה של מעבדת המפתח הממלכתית לאקוסטיקה, האקדמיה הסינית למדעים (מענק מס. SKLA201306).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
PZT-4TRS
פרפיןMTI Corporation8002-74-2
צבע כסף מוליךMG Chemicals842-20G
Al2O3 אבקתMTI Corporation
צימוד גריזPanametrics

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Jaffe, B., Cook, W. R., Jaffe, H. Piezoelectric Ceramics. , Academic Press. (1971).
  2. Chaussy, C., Thuroff, S., Rebillard, X., Gelet, A. Technology insight: High-intensity focused ultrasound for urologic cancers. Nat. Clin. Pract. Urol. 2, 191-198 (2005).
  3. Haar, G. T., Coussios, C.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Resonant Ultrasound SpectroscopyPiezoelectric Material ConstantsTemperature Dependence MeasurementPZT 4 Ceramic SampleElastic Constants AnalysisDielectric Constants ComparisonPiezoelectric Constants CalculationImpedance Analyzer SetupDynamic Resonance SystemSelf Consistent Data Validation

Related Articles