Акустика твердого тела
 
Содержание исследований    Современное состояние исследований
Исторический обзор Исследования в Акустическом институте
Прикладное применение    
 

Содержание исследований

Исследование высокочастотных акустических волн в твердых телах - один из наиболее эффективных способов изучения внутренней структуры этих сред, их физических свойств. Основное внимание обычно уделяется исследованию кристаллических образцов. Акустические волны легко проникают в любой кристалл, активно взаимодействуют с атомами решетки, примесями, электронами и зачастую дают уникальную информацию о среде распространения. Больших успехов акустика добилась в исследовании электронной структуры металлов, сверхпроводников. Много интересной информации получено о диэлектриках, полупроводниках, ферромагнетиках, сегнетоэлектриках и т.д.
 

Исторический обзор

На начальном этапе исследование высокочастотных акустических волн проводилось методом бриллюеновского рассеяния света. В дальнейшем использование очень тонких пьезоэлектрических пластин в качестве преобразователей позволило получить достаточно мощные акустические пучки, которые уже можно было эффективно использовать как для исследования свойств различных материалов, так и для практических целей. В настоящее время в физических лабораториях получают гиперзвуковые колебания в диапазоне предельных терагерцовых частот. Важное значение имело создание встречноштырьевых преобразователей, которые позволили широко использовать поверхностные акустические волны высоких частот. Многочисленные исследования с использованием акустических волн высоких частот в твердых телах проводились большим числом исследовательских центров, университетов, лабораторий в разных странах мира. За рубежом наиболее активно работа проводилась в США, Японии, Франции, Великобритании. В России активная работа велась в Институте радиотехники и электроники РАН, Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе, Акустическом институте им. акад. Н. Н. Андреева, Московском Государственном университете им. М. В. Ломоносова, Казанском физико-техническом институте и во многих других учреждениях.
 

Прикладное применение

  • Устройства обработки сигналов: линии задержки, фильтры, конвольверы.
  • Акустоэлектрические устройства памяти, корреляторы с памятью.
  • Устройства акустооптической обработки сигналов на фоторефрактивных кристаллах, использующие оптические голограммы. Фотоакустическая память.
 

Современное состояние исследований

В настоящее время акустические явления в кристаллах широко используются в технических приложениях. Наибольшим достижением следует признать появление двух совершенно новых областей исследования на стыке физики и техники: акустоэлектроники и акустооптики. Не уменьшилось и количество чисто физических исследований. Большое число работ посвящено таким современным материалам как высокотемпературные сверхпроводники, аморфные среды.
 

Исследования в Акустическом институте

В Акустическом институте, начиная с 60-х годов, проводились исследования твердых тел методами физической акустики:

Под руководством И. А. Викторова теоретически и экспериментально исследованы наиболее важные характеристики поверхностных волн (ПАВ). Изучены их возбуждение, распространение, свойства ПАВ в диэлектриках, полупроводниках, слоистых структурах и т.д. Впервые исследовано влияние поверхностных состояний кристалла на распространение ПАВ. Разносторонне изучено усиление звука дрейфом носителей в пьезополупроводниках. Впервые экспериментально наблюдалось усиление ПАВ.

Под руководством В.Ф. Казанцева исследовалось сложное явление магнитоакустического резонанса.

В теоретических работах А. А. Чабана начато исследование нелинейных взаимодействий акустических волн в переменном электрическом поле. Предсказано появление дополнительного акустического импульса с обратным направлением распространения, возникновение электрического сигнала типа свертки, объяснены явления типа акустоэлектрической памяти в пьезополупроводниках и пьезодиэлектрических порошках.

Теоретически и экспериментально исследовано взаимодействие акустических волн со световыми решетками в пьезополупроводниках, изучены разные типы акустооптического взаимодействия и фотоакустической памяти в слоистых структурах, изучались акустофоторефрактивный эффект, различные типы взаимодействия звука с голографическими решетками в диэлектриках, полупроводниках, слоистых структурах. (П. А. Пятаков, А. А. Чабан).

Проведены теоретические исследования высокотемпературных сверхпроводников, в частности, изменение их свойств под влиянием давления (И. А. Чабан).

В настоящее время начаты теоретические и экспериментальные исследования новых перспективных материалов - фуллеренов.