16.4. МОЛИБДАТЫ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ИОНОВ

16.4.1. СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ...

Привлекательными с точки зрения использования в акустооптике оказались молибдаты и вольфраматы щелочноземельных ионов, так как при относительной мягкости они содержат тяжелые ионы. В первую очередь это относится к молибдату и вольфрамату свинца. Оба эти кристалла обладают весьма высокими АО свойствами, но из-за лучшей технологичности практическое применение получил только молибдат свинца Молибдат кальция не обладая высоким акусто оптическим качеством, благодаря удачному сочетанию свойств оказался перспективным для создания перестраиваемых АО фильтров, основанных на коллинеарном АО взаимодействии света и звука. В последнее время разработана технология получения кристаллов поскольку они оказались эффективными быстродействующими сцинтилляторами. Возможно, найдет применение и в акустооптике.

Структура и свойства вольфраматов и молибдатов подробно рассмотрены ранее [45]. Ионные радиусы одинаковы (0,065 нм), близки и размеры анионов и 0,257 нм соответственно). Однако, несмотря на большое сходство, эти анионы

Рис. 16.18. Структура шеелита. О - ионы иоиы ; О - ионы

обладают некоторыми особенностями: из-за меньшей экранировки ядра иона связи имеют большую ковалентность, чем

Это приводит к большей поляризации аниона чем что определяет меньшую температуру плавления молибдатов при одинаковых с вольфраматами составах. Анионы и относительно небольшие катионы , радиус которых меньше 0,1 нм, в основном образуют структуры типа вольфрамита - пространственная группа Структуру вольфрамита можно рассматривать как искаженную гексагональную плотнейшую упаковку ионов кислорода, в которой половина кислородных октаэдров занята катионами Одинаковые катионы находятся в плоскостях Более крупные катионы образуют с анионами структуры типа шеелита и имеют тетрагональную симметрию. В структуре шеелита (рис. 16.18) тетраэдры соединяются посредством - восьмивершинников в зигзагообразные цепочки. Восьмивершинники соединяются боковыми ребрами в спирали вокруг винтовых осей четвертого порядка [001]. Более подробно структуры молибдатов и вольфраматов описаны в [25]. Основные свойства кристаллов приведены ниже:

Упругие и фотоупругие свойства кристалла молибдата свинца детально исследованы [26] с помощью измерения скоростей звука импульсно фазовым методом и из картин дифракции Шеффера - Бергмана. Средняя точность измерения скоростей звука составляла 2.. .3 %. Полученные с помощью этих измерений характеристики скоростей звука и упругие константы приведены в табл. 16.8.

Коэффициенты упругости кристаллов приведены ниже,

Таблица 16.8. (см. скан) Характеристики упругих волн в кристаллах

При измерении фотоупругих постоянных кристаллов молибдата свинца в качестве эталона брался плавленый кварц. Для определения фотоупругих постоянных в [26] использовано выражение

где

Здесь - соответственно фотоупругая постоянная, плотность, скорость ультразвуковой волны и показатель преломления эталонного образца из плавленого кварца; - соответственно фотоупругая постоянная, плотность, скорость ультразвуковой волны и показатель преломления кристаллов - отсчеты, пропорциональные интенсивностям света в дифракционных порядках эталонного образца; - то же, кристаллов Полученные таким образом величины фотоупругих постоянных приведены ниже:

Поскольку акустическая энергия в АО приборах преобразуется в тепловую, работоспособность приборов зависит от тепловых свойств материалов. Кристаллы термически изотропны с теплопроводностью град). Акустооптическое качество кристаллов зависит от длины волны света и несколько возрастает при переходе от красного к голубому свету. Этот рост на объясняется дисперсией показателя преломления, а остальное - изменением фотоупругих констант. Важнейшей характеристикой кристаллов, используемых в акустооптике, является затухание ультразвуковых волн. Результаты измерения затухания звука, полученные в [26], показаны на рис. 16.19.

Рис. 16.19. Поглощение продольных акустических волн для основных направлений в кристаллах

Масштаб оси абсцисс на этом рисунке квадратичен, поэтому приведенные на нем данные свидетельствуют о квадратичной зависимости затухания звука от частоты. Потери во многом определяют предел применимости кристаллов в акустооптике.