Исследование структуры и дипольной подвижности водородосвязанных растворов методом временной диэлектрической спектроскопии

• Автор: Лунёв, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Глава I

Краткое изложение основных положений теории диэлектрической проницаемости

1.1 Поляризация диэлектриков

1.2 Статическая диэлектрическая проницаемость

1.3. Временные и частотные свойства диэлектриков

1.4 Характеристика современных представлений о молекулярном

движении в водородосвязанных растворах

Глава II

Методы временной диэлектрической спектроскопии

2.1. Общие принципы методов ВДС

2.2 Метод многократных отражений

2.3. Метод шунтирующей сосредоточенной емкости
Глава III
Обработка результатов эксперимента временной диэлектрической
спектроскопии
3.1 Особенности обработки экспериментальных данных
3.2. Предварительная обработка экспериментальных данных
3.3 Основные вычисления методов ВДС
3.4 Реализация программного обеспечения

Глава IV
Диэлектрический спектрометр на базе высокоимпедансного активного пробника
4.1 Функциональная схема спектрометра, основные соотношения,
предварительные результаты
4.2Реализация вычислений
ГЛАВА V
Структурные переходы в дипольной ориентационной подвижности водородосвязанных растворов
5.1 Эксперимент
5.2 Анализ погрешностей
5.3 Анализ .температурной зависимости времён диэлектрической
релаксации
Заключение
Основные результаты и выводы
Список используемой литературы

Актуальность исследования. Изучение взаимодействия электромагнитного поля с веществом, является одной из актуальных проблем современной радиофизики. Радиофизические методы исследования, к которым относятся рефрактометрия, кондуктометрия, диэлектрическая спектроскопия, широко применяются для измерения электромагнитных характеристик материальных сред.
Область диэлектрической релаксации наиболее интересна для получения информации о фундаментальных свойствах жидкостей, структуре, тепловом движении частиц жидкости, структурных изменениях водородосвязанных систем, например растворов полярных жидкостей, при изменении температуры и состава. По измеренным значениям комплексной диэлектрической проницаемости можно вычислить статическую с5, проницаемость на предельно высокой частоте для данного процесса и время диэлектрической релаксации т, которые связаны со структурным дипольным фактором Кирквуда.
В качестве объекта исследования нами выбраны изопропиловый спирт и его водные растворы. Этот выбор обусловлен следующими причинами. Во-первых, чистые жидкости могут быть использованы для тестирования создаваемых измерительных средств, поскольку диэлектрические характеристики их представлены во многих литературных источниках [1]. Систематического исследования этих веществ в высокочастотной области при изменении температуры в широком диапазоне не проводилось. В работах [2-7] были измерены диэлектрические параметры водных растворов некоторых первичных спиртов (пропиловый, этиловый, метиловый).

2.3. Метод шунтирующей сосредоточенной емкости
Для упрощения эксперимента и последующих вычислений можно прибегнуть к некоторым приближениям в теории. Для этого считаем, что размеры ячейки малы по сравнению с длиной волны измеряющего сигнала. Тогда можно в уравнениях ячейку считать сосредоточенной емкостью. Метод шунтирующей сосредоточенной емкости прост в реализации, перекрывает широкий диапазон частот и позволяет измерять с
достаточно высокой точностью. В отличие от всех остальных методов ВСД в данном случае образец помещается не между центральным и внешним проводниками, а на торце центрального проводника коаксиальной линии (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Блок схема установки для метода сосредоточенной емкости.