激光超声技术测量高温下蓝宝石单晶的弹性模量

宋云飞; 于国洋; 殷合栋; 张明福; 刘玉强; 杨延强

doi:10.7498/aps.61.064211

摘要

利用纳秒激光脉冲所激发的超声纵波, 非接触地测量了蓝宝石单晶沿c轴方向的弹性模量C33随温度的变化关系. 结果表明, 在室温到1000 ℃ 的范围内, 蓝宝石的弹性模量C33随温度T的升高而减小, 两者之间近似呈如下二次关系: C33 = - 1.541 10-5T2 - 0.021T + 498.3. 由于该方法利用激光烧蚀效应激发出了强度很大的纵波, 因此对弹性模量的测量具有较高的精度, 估算C33的测量误差不超过0.1%.

关键词:

激光超声 /
蓝宝石 /
弹性模量 /
高温

Abstract

The longitudinal ultrasonic wave launched by ns-laser pulse is used to measure the temperature dependence of the elastic modulus C33 of single crystal sapphire. The result shows that in a temperature from room temperature to 1000 ℃ the elastic modulus of sapphire C33 reduces as the temperature increases, following the relationship C33 = - 1.541 10-5T2 - 0.021T + 498.3. In this method, the ablation mechanism is adopted to launch strong longitudinal waves, therefore, the result is accurate that the error of the measurement is estimated to be no more than 0.1%.

Keywords:

作者及机构信息

1.
哈尔滨工业大学物理系凝聚态科学与技术研究中心, 哈尔滨, 150001;

2.
哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所, 哈尔滨, 150001

通信作者: 杨延强, yqyang@hit.edu.cn

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 20973050)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Center for Condensed Matter Science and Technology, Department of Physics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;

2.
Center of Composite Materials, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Corresponding author: Yang Yan-Qiang, yqyang@hit.edu.cn

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 20973050).

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