Роль пьезокристаллов в системах информационного контроля огромна.

Основы пьезоэлементов с неинерционной массой.

Прежде чем дать основные понятия по использованию пьезоэлементов с неинерционной массой, вспомним законы Максима (что такое неинерционная масса - А. Хатыбов “Основы Биосферы”) и рассмотрим собственно пьезоэлементы (как их описывает современная наука).

** Справка.

Кислородный баланс пьезокристаллов

Введение.

Роль пьезокристаллов в системах информационного контроля огромна.

Пьезокристалл - разновидность кварца и кремния (поликристалического кремния). Принято считать, что кремний (кварц) - это кристаллическая двуокись кремния SiO2, один из основных минералов земной коры. Природные кристаллы кремния имеют размеры от песчинок до нескольких десятков сантиметров, встречаются кристаллы в 1 метр и более. Поликристалический кремний “выращивается” кристаллами заданной формы и потом режется на пластины, в зависимости от применения. Кристаллическая структура кварца образована из кремнекислородных тетраэдров SiO4: находящийся в центре них катион Si окружен по тетраэдру четырьмя катионами О, а каждый ион О, осуществляя сцепление тетраэдров, связан с двумя ионами кремния. Тетраэдры SiO4 вдоль главной оси расположены в структуре по винтовой линии (правая или левая спираль). Отсутствие плоскостей в центре симметрии у кристаллов кремния и кварца и обуславливает наличие пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств. В обычном кварцевом стекле тетраэдры сцеплены беспорядочно, а основу поликристаллического кремния, составлюят додекаэдральные структуры построения внутренней решетки самого кристалла кремния. Это и было учтено, при создании Генератора “темной материи ” (основного “элемента” Комплекса “СветЛ”). Познание этих процессов, позволило найти наиболее оптимальный по форме и применению “носитель” Генератора и разработать принципиально новый Комплекс “СветЛ” с более расширенными возможностями его применения, относительно потенциальных владельцев Комплекса. Об этом подробно будет рассказано в следующих статьях. Напомним, что мышечная ткань человека содержит (1—2)·10⁻² % кремния, костная ткань — 17·10⁻⁴ %, кровь — 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1г кремния.

Применение.

Для получения колебаний с высокой стабильностью частоты используется кремниевая пластина, выполненная по определенной технологии (автогенератор электромагнитных колебаний с колебательной системой, в состав которой входит “кремниевый резонатор”), как одна из составляющих частей Генератора (“установленного”) “прикрепленного” на эту пластину. Параметры колебательной системы выбираются так, чтобы большая часть энергии была сосредоточена в кремниевом резонаторе (строго в размерах пластины, как носителя Генератора). В этом случае генерируемая частота определяется главным образом высокостабильной собственной частотой кремниевого резонатора, который является объемной механической колебательной системой, выполненный в виде пластины, кольца или бруска, вырезанных определенным образом из кристалла поликристаллического кремния. Такой пьезоэлектрический резонатор обладает очень малыми потерями энергии при колебаниях и высокой добротностью.

Пьезомагнетизм.

Возникновение в веществе спонтанного магнитного момента при наложении упругих колебаний названо пьезомагнитным эффектом. Пьезомагнетизм может существовать только в антиферромагнетиках и ферромагнетиках и принципиально не возможен в пара и диамагнетиках. Термодинамическое рассмотрение вопроса о пьезомагнетизме основывается на выделении и изучении в разложении термодинамического потенциала Ф членов, линейных по магнитному полю Нi и по одной из компонент тензора упругих напряжений :

Если все преобразования магнитной симметрии данного кристалла оставляют инвариантными хотя бы один член в этом выражении, то соответствующий коэффициент (модуль пьезомагнетизма) будет отличен от нуля, и в кристалле будет возникать пьезомагнитный момент .

Симметрийный анализ позволил установить все классы магнитной симметрии, которые допускают пьезомагнетизм. Их оказалось 66, и для всех был найден вид тензора .

Благодаря симметрии тензора пьезомагнитные тензоры могут быть представлены в виде матриц 3 * 6, а число таких матриц равно 16.

К ферромагнетикам относятся: Fe2O3, FeCo2, MnF2. Антиферромагнетики: CoF2, FeF2.

Из формулы видно, что наряду с пьезомагнетизмом должен существовать обратный эффект - линейная магнитострикция, при которой компоненты тензора деформаций линейно связаны с магнитным полем. Знак линейной магнитострикции, как и в случае пьезомагнетизма, зависит от знака вектора L, характеризующий образовавшееся доменное состояние образца. При исследованиях было обнаружено, что в магнитном поле знак магнитострикции может скачком изменяться, что указывает на индуцированное полем скачкообразное изменение доменной структуры антиферромагнетика (поворот вектора антиферромагнетизма L на 1800). Линейная магнитострикция наблюдалась также при спин-переориентационных переходах, например, в ортоферритах (YFeO3, DyFeO3) и ортохромитах (YCrO3). В этих соединениях в определенном интервале значений температуры направление антиферромагнитного вектора L плавно изменяется от одного кристаллографического направления к другому. При этом, как показывает симметрийный анализ, должна наблюдаться линейная магнитострикция, приводящая к моноклинному искажению орторомбической или кубической решетки. Усилие исследований были направлены на понимание (преобразование) процесса изменения кубической решетки в додекаэдральную через поиск определенного носителя Генератора “Темной материи” при максимальной его эффективности.

Пьезоэлектрики.

Вещества, в которых при определенных упругих деформациях (напряжениях) возникает электрическая поляризация даже в отсутствии электрического поля (прямой пьезоэффект) - это пьезоэлектрики. Следствием прямого пьезоэффекта является обратный пьезоэффект - появление механических деформаций под действием электрического поля.

Пьезоэлектрические свойства были обнаружены более чем у 1500 веществ.

Пьезоэффекты наблюдаются только в кристаллах, не имеющих центра симметрии.

При появлении других элементов симметрии (в результате механической деформации) пьезоэффект может либо пропасть, либо остаться только в некоторых направлениях.