Исследование дисперсии относительной диэлектрической проницаемости твердых диэлектриков в широком диапазоне частот

• Автор: Гудкова, Людмила Олеговна
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 213 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. Актуальность и постановка задачи
Г ЛАВА 1. Обзор теоретических подходов к проблеме
1.1. Нелокальный характер взаимосвязи векторов Ё и б в веществе 15 и эффект "памяти" среды
1.2. Относительная диэлектрическая проницаемость є — важнейшая электродинамическая характеристика вещества
1.3. Основы теории диэлектрической дисперсии и релаксации в твердом теле
1.3.1. Основные положения теории
1.3.2. Основы теории диэлектрической ориентационной релаксации полярных диэлектриков. Феноменологический подход. Основные виды функции распределения времен релаксации
1.3.3. Методы графического анализа диэлектрической релаксации. Диаграммы Коул-Коула
1.4.Термодинамический подход к релаксационным явлениям в диэлектриках
1.4.1. Функции релаксации и общие параметры, характеризующие релаксационную поляризацию
1.4.2. Равновесная релаксационная поляризация
1.4.3. Неравновесная релаксационная поляризация
1.4.4. Модели релаксаторов
1.4.5. Релаксационная поляризация в переменном электрическом поле
1.4.6. Температурные зависимости для величины времени релаксации
1.5. Теория диэлектрических потерь в диэлектриках
1.5.1. Общее рассмотрение проблемы
1.5.2. Диэлектрические потери в кристаллах
1.5.3. Кинетическая теория диэлектрических потерь
1.5.4. Диэлектрическая релаксация в блоках мозаичности ионных кристаллов
ГЛАВА 2. Анализ и исследование высокоточных методов и средств измерения диэлектрических параметров (е и tgS) твердых диэлектриков в диапазоне частот от 1СГ5 доЮ11 Гц
2.1. Краткий обзор основных методов диэлькометрии в частотном диапазоне 10"5-1015 Гц
2.2. Эталонные методы измерения в и 1§5
2.3.Высокоточные методы измерения диэлектрических параметров материалов в диапазоне частот от 10"1 до 107 Гц
2.3.1. Высокоточное измерение диэлектрической проницаемости на частоте 103 Гц мостовым методом
2.3.2. Определение дисперсии е в диапазоне от 10'1 Гц до 107 Гц
2.3.3. Высокоточное измерение диэлектрической проницаемости на частоте 1010 Гц и оценка дисперсии е в диапазоне частот 109-Ю10Гц
ГЛАВА 3. Расширение частотного диапазона госэталонов и исследование дисперсии диэлектрической проницаемости твердых диэлектриков в диапазонах инфранизких и сверхвысоких частот
3.1. Исследование дисперсии е(ат) ряда твердых диэлектриков в диапазоне частот 10'5-10° Гц методом временной диэлектрической спектроскопии (ВДС)
3.1.1. Краткий обзор по методам временной диэлектрической спектроскопии (ВДС)
3.1.2. Принцип метода временной диэлектрической спектроскопии (ВДС) переходного тока и структурная схема его реализации в области инфранизких частот
3.1.3. Экспериментальные результаты исследований на установке

3.1.4. Обработка результатов измерений
3.1.5. Оценка суммарной основной погрешности измерений диэлектрических параметров материалов методом ВДС
3.2. Расширение частотного диапазона до «10й Гц на основе метода ОДР
3.2.1. Обоснование необходимости расширения частотного диапазона и повышения точности измерений величин е и tg5 в миллиметровом диапазоне
3.2.2. Принцип метода и структурная схема измерительной установки метода ОДР
3.2.3. Результаты измерений тангенса угла диэлектрических потерь ряда керамических материалов в диапазоне частот 3-78 ГГц
3.2.4. Анализ погрешности измерений параметров диэлектриков методом ОДР
3.3. Обсуждение экспериментальных результатов исследований диэлектрических параметров материалов различными методами в широком диапазоне частот (~10'5-к10п Гц) и перспективы использования методов ВДС и ОДР для расширения возможностей госэталонов, изучения механизмов частотной дисперсии «(яг) и оценки ее величины
3.3.1. Обсуждение экспериментальных результатов определения частотной дисперсии «'(яг) и «"(яг) на установке ВДС в диапазоне 10" -10° Гц
3.3.2. Перспективы использования методов ВДС и ОДР для расширения частотного диапазона госэталонов и изучения механизмов дисперсии «(яг) и оценки ее величины
3.4. Оценка точности расчета относительной диэлектрической проницаемости и ее дисперсии некоторых модельных структур в сравнении с экспериментом

ф) = £.+.(е,-0-Хг-т—- Х& = >- (1-43)
I 1 + гдаг* Т
Естественным обобщением этой модели было непрерывное распределение т [138], описываемое функцией #(г)
<г(<») = £. + (£„-«.) }я(г-)* = 1. (1.44)
О 1 + о
Формулы (1.44) являются общими для описания почти любых экспериментальных данных путем подбора вида функции (г). Однако, практика показывает, что однозначный выбор §(т) на фоне разброса результатов измерений не всегда удается произвести (так как е(ти) не настолько чувствительна к виду я(г)). Эксперимент свидетельствует, что чаще реализуются два-три характерных распределения р, для которых с достаточной точностью можно подобрать соответствующие аналитические выражения, описывающие е(ш). Это такие формулы как, в первую очередь,
а) Дебая [48] (1.40-1.42);
б)Коул-Коула [137] £(<«) = £„+———где 0<а<1; (1.45)
1+ (?«*„)"*
в) Дэвидсона-Коула [141] гг(ет) = £„+———~г, где /3 = 1-а. (1.46)
(1 + /тту
г) Формулы (1.40 - 1.42) с двумя и тремя т и другие.
Формулы Коул-Коула соответствуют симметричному (Гауссову) распределению Х вокруг то, причем ширина распределения -а. Формулы Дэвидсона-Коула отвечают несимметричному распределению, ширина ~ р.
1.3.3. Методы графического анализа диэлектрической релаксации.
Выбор конкретного феноменологического выражения для е(аг) облегчается существованием характерных соотношений между е', е" и ет, допускающих простую графическую интерпретацию. Они решают вопрос о пригодности выражений (1.40) - (1.45) для результатов измерений, а также определяют такие величины и параметры как е„, г,, а, р. Основой графического анализа