专利名称：：CO<sub>2</sub>激光辐照使锆钛酸铅陶瓷压电性能消失的方法
技术领域：
：本发明涉及一种通过激光辐照改变功能材料物理性质的方法，具体涉及一种采用C02激光辐照使锆钛酸铅陶瓷压电性能消失的方法。
背景技术：
：当激光问世以后，人们开始研究在军事对抗中运用激光武器，由于激光武器具有传播速度快，转移目标快，发射没有后坐力，空间载体运行稳，发射精度高，可以无限次发射，杀伤威力大，抗干扰能力强等特点，将使战场发生革命性的变化。激光器不仅可以用作防御性武器，如反导弹，也可以用作进攻性武器，如激光眩目，反卫星。激光反导弹主要是通过破坏光电器件、导弹头罩等达到破坏导弹的光电制导系统的目的，使其无法击中目标。激光眩目则是使透镜的保护膜发生破坏，使飞行员的眼睛受损。激光反卫星主要是利用卫星的薄弱环节，如温控、高度控制、姿态控制、供电、结构、跟踪和遥测等，来破坏卫星的子系统使其无法正常工作。美国目前正在发展的的高能激光武器有天基激光武器(SBL)、机载激光武器(ABL)、地基激光武器(GBL)、车载激光武器和舰载激光武器。1997年10月，美国陆军进行了一次激光反卫星实验，攻击的目标是即将报废的MSTI-3卫星，并公开试验经过和结果。此次激光反卫星实验美国陆军先用高功率激光器(2.2MW的氟化氘化学激光器，简称MIRACL)向该卫星发射了2次，然后用低功率激光器(功率值保密，简称LPCL)向该卫星进行了4次激光发射，据分析表明MIRACL激光器的功率低于500KW，介于卫星传感器饱和和破坏阈值之间，旨在获取星载红外探测器从饱和至破坏过程的数据，而卫星上传感器对LPCL激光器的最后2次发射均作出了反应，表明MIRACL激光器的2次发射均未使卫星上的红外传感器受损。此后反卫星地基激光武器的研究转为秘密进行一直以来，锆钛酸铅(PZT)陶瓷都以其优良的压电性能占据压电元件的主导地位，尤其在军事领域，如压电传感器、压电换能器、压电引信等都以PZT基陶瓷为核心元件。目前，还没有前人研究用激光辐照使PZT陶瓷压电性能消失的方法来使以PZT为核心元件的器件失效。
发明内容本发明的目的在于提供一种通过C02激光辐照使PZT陶瓷压电性能消失的方法。本发明采用波长为10.6jLim的红外波段的C02连续激光器为辐照源，辐照带电极并极化后的PZT陶瓷，并通过控制激光器的输出功率和辐照时间，使PZT陶瓷的压电性能消失，具体包括如下三种技术方案第一种、采用带电极并极化后的PZT陶瓷作为样品，激光器的输出功率密度为275-882W/cm2,辐照时间为2s。第二种、采用带电极并极化后的PZT陶瓷作为样品，激光器的输出功率密度为138-177W/cm2,辐照时间为5s。第三种、采用带电极并极化后的PZT陶瓷作为样品，激光器的输出功率密度为67-196W/cm2,辐照时间为10s。本发明所提供的方法有效消除了PZT的压电性能，如当激光辐照时间是2s，激光功率密度达到275W/cm4t,样品的压电性能有明显下降，当激光功率密度大于330W/cm4t，样品的压电性消失；当激光辐照时间是5s,激光功率密度达到138W/cm4t,样品的压电性能有明显下降，当激光功率密度大于160W/cm4t,样品的压电性消失；当激光辐照时间是10s，激光功率密度达到6，/2时，样品的压电性能有明显下降，当激光功率密度大于70W/cm2时，样品的压电性消失。以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。具体实施方式本发明所提供的激光辐照使锆钛酸铅陶瓷压电性消失的方法在常温空气气氛下进行，采用中国科学院声学研究所研制的ZJ-4AN型准静态^测量仪测量样品的压电性能，即测量样品的压电应变常数A。激光辐照前后PZT的压电性能的测量结杲见表1。取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圓片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圓形光斑的中心。设置激光输出功率密度和出光时间，然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。下面的各实施例中未辐照时样品的《3的差异是由于各个样品之间本身性能有所差异所致。实施例1取直径为10ram、厚度为0.5ram的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圓形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为275W/cm2，出光时间为2s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例2取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为314W/cm2，出光时间为2s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例3取直径为10mra、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为334W/cm2，出光时间为2s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例4取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圓形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为354W/cm2,出光时间为2s，然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例5取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶乾圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圓形光斑的中心。设置激光输出功率密度为423W/cm2,出光时间为2s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例6取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶覺圓片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为529W/cm2,出光时间为2s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例7取直径为lOmm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶乾圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为705W/cm2,出光时间为2s，然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例8取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圓形光斑的中心。设置激光输出功率密度为882W/cm2,出光时间为2s，然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例9取直径为10誦、厚度为0.5薩的带电极并极化后的PZT陶资圆片作为样品，激光照射的是样品的圓形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为138W/cm2,出光时间为5s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例10取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶资圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圓形光斑的中心。设置激光输出功率密度为157W/cm2,出光时间为5s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例11取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圓片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为177W/cm2，出光时间为5s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例12取直径为10,、厚度为0.5隨的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为67W/cm2,出光时间为10s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例13取直径为10,、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圓片作为样品，激光照射的是样品的圓形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圓形光斑的中心。设置激光输出功率密度为70W/cm2,出光时间为10s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例14取直径为10mm、厚度为0.5醒的带电极并极化后的PZT陶瓷圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圓形光斑的中心。设置激光输出功率密度为79W/cm2,出光时间为10s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例15取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶瓷圓片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为86W/cm2,出光时间为10s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例16取直径为10,、厚度为0.5醒的带电极并极化后的PZT陶资圆片作为样品，激光照射的是样品的圓形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为118W/cm2，出光时间为10s，然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例17取直径为10mm、厚度为0.5隨的带电极并极化后的PZT陶乾圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为157W/cm2,出光时间为10s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。实施例18取直径为10mm、厚度为0.5mm的带电极并极化后的PZT陶乾圆片作为样品，激光照射的是样品的圆形表面。调整好激光头与样品表面的距离，使照射在样品上的光斑处于离焦位置，并覆盖整个样品的表面，样品位于圆形光斑的中心。设置激光输出功率密度为196W/cm2,出光时间为10s,然后开启激光器对样品进行辐照，运行结束后，停止辐照。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1、一种CO2激光辐照使锆钛酸铅陶瓷压电性能消失的方法，其特征在于，包括以下步骤采用波长为10.6μm的红外波段的CO2连续激光器为辐照源，辐照带电极并极化后的锆钛酸铅PZT陶瓷，激光器的输出功率密度为275-882W/cm2，辐照时间为2s。2、一种C02激光辐照使锆钬酸铅陶瓷压电性能消失的方法，其特征在于，包括以下步骤采用波长为10.6jum的红外波段的C02连续激光器为辐照源，辐照带电极并极化后的锆钬酸铅PZT陶f;,激光器的输出功率密度为138-177W/cm2,辐照时间为5s。3、一种C02激光辐照使锆钛酸铅陶f:压电性能消失的方法，其特征在于，包括以下步骤采用波长为10.6nm的红外波段的C02连续激光器为辐照源，辐照带电极并极化后的锆钛酸铅PZT陶资，激光器的输出功率密度为67-196W/cm2,辐照时间为10s。全文摘要本发明属于激光辐照改变功能材料物理性质的领域。本发明通过采用波长为10.6μm的红外波段的CO<sub>2</sub>连续激光器为辐照源，辐照带电极并极化后的PZT陶瓷，使PZT陶瓷的压电性能消失。本发明以激光辐照为手段，在不超过10s的辐照时间内即可破坏PZT陶瓷压电性能。文档编号H01L41/24GK101599528SQ20091008891公开日2009年12月9日申请日期2009年7月13日优先权日2009年7月13日发明者于永明,蒋毅坚,艳赵申请人:北京工业大学