Photoacoustic diagnostics of inhomogeneous gyrotropic materials with internal stress using Bessel light beams

This paper considers the investigation of photoacoustic transformation in naturally-gyrotropic and magnetoactive crystals, with internal stress under sound excitation in different modes by Bessel light beams (BLB). In the range of high modulation frequencies (? > 1 MHz), the dependence of the photoacoustic response amplitude on the radial coordinate ? exhibits resonant phenomenon, which can be used to increase the resolution of photoacoustic spectroscopy for media with internal stresses. The expressions for amplitudes of photoacoustic signals in strained crystalline samples were obtained under different boundary conditions, taking into account the dependence of the thermoelastic coupling coefficient on the initial strain in the sample. It was showed that a resonant increase in the amplitude signal is related to the dependence on the geometric parameters of the sample-piezoelectric transducer system, the values of Murnagan constants, the mode composition of the Bessel light beam, and its amplitude modulation frequency.

W pracy przedstawiono wyniki badań transformacji fotoakustycznej poprzez dźwięk generowany laserowymi wiązkami Bessela o różnych modach w kryształach naturalnie żyrotropowych i magnetoaktywnych, z wewnętrznymi naprężeniami. Stwierdzono, że w zakresie modulacji o wysokiej czestotliwosci ( > 1 MHz), zależność amplitudy odpowiedzi fotoakustycznej od radialnej współrzędnej wykazuje efekt rezonansowy. Efekt ten może być wykorzystany do podwyższenia rozdzielczości spektroskopii fotoakustycznej w ośrodkach z wewnętrznymi naprężeniami. Otrzymano wyrażenia na amplitudy sygnałów fotoakustycznych w próbkach krystalicznych z wewnętrznymi naprężeniami, przy różnych warunkach brzegowych. Brano przy tym pod uwagę zalezność współczynnika sprzężenia termoplastycznego od wewnętrznych naprężeń w próbce. Wykazano, że rezonansowy wzrost amplitudy sygnału jest zależny od geometrycznych parametrów układu próbka – przetwornik piezoelektryczny, wartości stałych Murnagana, modów wiązki Bessela i częstotliwości modulacji.