Numéro
J. Physique Lett.
Volume 44, Numéro 4, février 1983
Page(s) 171 - 178
DOI https://doi.org/10.1051/jphyslet:01983004404017100
J. Physique Lett. 44, 171-178 (1983)
DOI: 10.1051/jphyslet:01983004404017100

Analysis of laser induced acoustic pulse probing of charge distributions in dielectrics

C. Alquié, J. Lewiner et G. Dreyfus

Laboratoire d'Electricité Générale, Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris, 10, rue Vauquelin, 75005 Paris, France


Abstract
Some features of the laser induced acoustic pulse method for the determination of electric field or charge distributions in dielectrics are analysed. Three aspects of this method are described. 1) The electric field can be derived by a numerical method whose resolution depends essentially on the rise time of the pressure wave. Measurements are described which support this analysis. 2) The mechanisms of generation of the pressure wave are studied; a method is described which allows the production of hundreds of pulses without noticeable alteration, with a good energy conversion efficiency. 3) The influence of the elastic properties of the material on the attenuation and dispersion of the wave is considered. Measurements performed on Polyfluoroethylenepropylene (FEP) samples show that one has to take these parameters into account if the rise time of the pressure is much shorter than the transit time.


Résumé
Trois aspects de la méthode de détermination des distributions de champs ou de charges électriques dans les diélectriques, utilisant une onde de pression créée par un laser pulsé sont analysés. 1) Une méthode d'analyse numérique peut être utilisée qui conduit à une résolution spatiale ne dépendant que du temps de montée de l'onde de pression et non de sa durée. Des mesures sont présentées, qui illustrent cette analyse. 2) Les mécanismes de création de l'onde de pression sont étudiés ; un dispositif est décrit qui permet de produire des centaines d'impulsions de pression sans variation notable de la forme de ces impulsions, avec un bon rendement de conversion d'énergie. 3) L'influence des propriétés élastiques du matériau sur l'atténuation et la dispersion de l'onde est considérée. Des mesures effectuées sur des échantillons de téflon montrent que ces deux effets ne peuvent pas être négligés si le temps de montée de la pression est beaucoup plus court que le temps de transit de l'onde dans l'échantillon.

PACS
7760 - Piezoelectricity and electrostriction.

Key words
laser beam applications -- piezoelectricity -- polymers -- laser induced acoustic pulse probing -- charge distributions -- dielectrics -- electric field -- pressure wave -- elastic properties -- polyfluoroethylenepropylene