[发明专利]测量高压下多晶体的单晶弹性性质的系统及方法

权利要求书

1.一种测量高压下多晶体的单晶弹性性质的系统，其特征在于，包括飞秒激光器和偏振分束晶体，飞秒激光器发出的脉冲光源经过偏振分束晶体后分为两束：一束为用于激发超声波的激发光，另一束为用于测量超声波的探测光；

还包括声光调制器、倍频器、光学延迟模块和样品组装模块；所述样品组装模块包括金刚石压砧、金属垫圈、金属薄膜和红宝石，两个正对的金刚石压砧固定在压力槽内，金属垫圈放置于两个金刚石压砧之间，两个金刚石压砧之间的密闭实验腔用于放置多晶样品，所述密闭实验腔放置用作换能器的金属薄膜和用于测量压力的红宝石；

所述激发光通过声光调制器和倍频器的调制后到达样品组装模块的样品腔内，能量被多晶样品表面的金属薄膜吸收，激发出超声波，超声波在多晶样品中传播；所述探测光被导入光学延迟模块，然后被导入到样品前的主光轴，与激发光一起聚焦于多晶样品表面；

还包括光电探测器、锁相放大器、高速采集卡和计算机，光电探测器对多晶样品表面反射的探测光进行收集，利用锁相放大器来提取与激发光调制信息相关的反射信号，所得数据将由高速采集卡和计算机进行采集和存储。

2.根据权利要求1所述的测量高压下多晶体的单晶弹性性质的系统，其特征在于，所述光学延迟模块包括多个平面反射镜。

3.一种利用权利要求1所述的测量高压下多晶体的单晶弹性性质的系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、激发光透过多晶样品到达金属薄膜的表面并被金属薄膜的浅表部分吸收，吸收的光能在数皮秒内转化成热能，热应力的释放随即在金属薄膜中产生超声波，超声波中的部分能量将在多晶样品内进行传播；同时，可控延迟的探测光也被聚焦到多晶样品内部，并在传播中的超声场内发生非弹性散射，该散射光将与被其他静止界面所反射的探测光发生干涉，从而产生超高频率的振荡信号；

S2、通过对该振荡信号进行短时傅立叶变换，获取声波在该多晶样品中传播时的超高空间分辨声速信息；

S3、根据超高空间分辨声速信息推导出多晶样品的单晶弹性常数。

4.根据权利要求3所述的测量高压下多晶体的单晶弹性性质的系统的测量方法，其特征在于，

在所述步骤S2中，超高频率的振荡信号的振荡频率f_B与局部纵波声速V_L成正比，关系如下：

f_B＝2nV_L/λ (I)

其中，n为样品材料的折射率，λ是探测光在真空中的波长，通过对信号作短时傅里叶变换即可获得每个时间窗口内的V_L值。