3262347659

Powierzchnia próbki (pokryta cienką warstwą absorpcyjną) jest wystawiona na działanie wiązki lasera np. He-Ne, której natężenie jest modulowane sinusoidalnie przez akustyczno-optyczny modulator lub przerywacz strumienia świetlnego z częstotliwością w zakresie od kilku do ponad 100 kHz [29], Padająca wiązka światła jest absorbowana przez elektrodę próbki, co powoduje jej nagrzewanie i dyfuzję ciepła wzdłuż grubości próbki. W stanie ustalonym powstaje niejednorodny rozkład temperatury, na który składa się składowa stała i okresowa, zależna od częstotliwości modulacji. Przy małej częstotliwości modulacji rozkład składowej okresowej jest stały, ze wzrostem częstotliwości nagrzewane są coraz węższe przy elektrodowe obszary próbki. Okresowe zmiany temperatury powodują okresowe odkształcenia próbki, odddziałując wzajemnie z przestrzennymi rozkładami: polaryzacji i ładunku przestrzennego. Przesunięcia ładunków w próbce wywołują zmiany ładunków na elektrodach, które można mierzyć jako zmiany napięcia lub prądu. W obwodzie zwartej próbki mierzony jest prąd piroelektryczny Prąd ten jest funkcją częstotliwości i rozkładów przestrzennych polaryzacji i ładunku przestrzennego.

Prąd piroelektryczny w przybliżeniu określony jest zależnością:

cosh [£ (d - xr)]

(3.1)

gdzie (3.2) w którym Dj jest współczynnikiem dyfuzyjności termicznej, a Pt(x) współczynnikiem piroelektrycznym [82],

Następnie sygnał prądowy jest wzmacniany w przed wzmacniaczu i jego amplituda oraz faza są mierzone za pomocą fazoczułego woltomierza typu lock-in. Teoretycznie częstotliwość pulsacji lasera mogłaby być znacznie wyższa niż 100 kHz, jednak graniczna rozdzielczość metody jest uzyskiwana już dla częstotliwości 3 kHz [57],

Dokładniejsze rozważania, uwzględniające temperaturowe współczynniki: przenikalności elektrycznej a_e, zmian polaryzacji a_p i rozszerzalności cieplnej a_z, przeprowadził Das-Gupta i Homsby, uzyskując wyrażenie na wartość prądu elektrycznego w postaci [65]:

14