Введение 4
1 Основные понятия о комплексной магнитной и диэлектрической
проницаемостях 5
1.1 Диэлектрическая проницаемость 5
1.2 Механизмы поляризации диэлектриков 7
1.3 Магнитная проницаемость 11
1.4 Намагничивание ферримагнитных материалов 12
2 Влияние внешних факторов на электромагнитные характеристики материалов 16
2.1 Влияние радиационного облучения на диэлектрическую дисперсию и
проводимость 16
2.2 Влияние сжимающих механических напряжений на диэлектрическую и
магнитную проницаемости ферритов 18
2.3 Влияние температуры на электромагнитные характеристики материалов и
различных сред 20
3 Экспериментальная установка 30
3.1 Камера тепла-холода 3 0
3.2 Измеритель модуля коэффициента передачи и отражения Р2М-04 31
3.2.1 Технические характеристики 3 2
3.2.2 Устройство и работа Р2М-04 33
3.3 Нерегулярный микрополосковый резонатор 35
3.4. Блок - схема экспериментальной установки 37
4 Результаты экспериментальных исследований 38
4.1 Описание образцов 38
4.2 Влияние температуры на пустой нерегулярный микрополосковый
резонатор 38
4.3 Влияние температуры на комплексную магнитную и диэлектрическую
проницаемость феррита 42
Заключение 49
Список использованных источников
В настоящее время, наряду с интенсивным развитием высоких технологий, широкое применение в радиоэлектронике находит аппаратура, использующая электромагнитные волны СВЧ диапазона. Во время ее эксплуатации присутствуют как внешние, так и внутренние тепловые воздействия на узлы и детали радиоаппаратуры, которые подвергаются деформации за счет линейного расширения сопрягаемых материалов, что может привести к механическому разрушению и отказу в работе. Также нагрев приводит к старению материалов - изменению их электрофизических параметров. Например, нагрев полимерных изоляционных материалов резко снижает их электрическую прочность и сроки службы [1].
Известными материалами, применяющимися в радиоэлектронике и представляющие класс искусственных материалов с большим электрическим сопротивлением и большой по величине намагниченностью, являются поликристаллические оксидные ферримагнетики [2]. Эффективное применение радиоэлементов на основе таких магнитных материалов на СВЧ основано на информации об электромагнитных характеристиках данного объекта. На более ранних стадиях проектирования необходимо знать электромагнитные параметры исходных материалов и их поведение в температурном интервале и частотном диапазоне. Поэтому необходимо проводить температурные испытания материалов, используемых при конструировании радиоаппаратуры, чтобы учесть эти изменения.
Целью настоящей работы являлось исследование влияния температуры на комплексную магнитную и диэлектрическую проницаемости образцов ферритового материала.
Для достижения указанной цели нужно было выполнить ряд задач, которые включают в себя: изучение литературных данных, для того, чтобы показать важность проведения температурных измерений материалов; ознакомление с аппаратурой для проведения исследования; разработка методики по учету влияния изменения характеристик измерительной ячейки на получаемый результат при температурных измерениях; проведение температурных исследований образцов феррита.
В результате работы были найдены величины комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости сплошного гексаферрита W-типа BaCo0,7Zn1;3Fe16O27и его порошка. Для достижения цели работы был выполнен ряд задач. На основе обзора статей доказано, что влияние температуры может привести к существенному изменению свойств материалов. Ознакомившись с измерительной ячейкой для проведения исследования и проведя измерения, заметили, что при изменении температуры происходит как сдвиг резонансной частоты, так и сдвиг интенсивности резонансной кривой нерегулярного микрополоскового резонатора без образца. Для того чтобы это учесть при измерении материалов на НМПР, были рассчитаны поправочные коэффициенты для частоты (Д/) и интенсивности (ДР) в диапазоне температур от -55 °С до +35°С.
На основе проведенных измерений и полученных результатов установлено, что у сплошного образца феррита, под воздействием температуры, комплексная магнитная проницаемость меняется не линейно, более сильное влияние температура оказывает на действительную часть магнитной проницаемости и наблюдается температурный гистерезис.
Для первой и третьей моды различие наблюдается только в мнимой части магнитной проницаемости, т.к. на третьей моде частота выше и она приближается к ЕФМР.
Время обработки в высокоэнергетической мельнице, длительностью 30 секунд, является оптимальным. Значения комплексной магнитной проницаемости при этом выше, чем у порошка, измельченного ручным способом и при обработке, длительностью больше 2 минут.
Для диэлектрической проницаемости температурной зависимости не наблюдается.
Результаты работы опубликованы в сборниках:
а) Аксентьев Д.В. Влияние температуры на магнитные свойства порошка феррита BaCo0,7 Zn1;3Fe16O27на различных частотах./ Д.В. Аксентьев, О.А. Доценко // Актуальные проблемы радиофизики: Труды Международной молодежной научной школы. Томск, 25-26 сентября 2017 г. - Томск, 2017. С.
б) Аксентьев Д.В. Влияние температуры на погрешность измерения параметров нерегулярного микрополоскового резонатора/ Д.В. Аксентьев // Фундаментальные и прикладные исследования в области технических и естественных наук: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Белгород, 27 апреля 2018 г. - Белгород, 2018. С. 7-10.
в) Аксентьев Д.В. Использование нерегулярного микрополоскового резонатора для температурных исследований комплексной магнитной проницаемости ферритов/ Д.В.Аксентьев // Двадцать четвертая Всероссийская научная конференция студентов - физиков и молодых ученых. Томск, 31 марта - 07 апреля 2018г. - Томск, 2018. С. 228-229.
Так же материалы представлены на:
а) Конференции Студенческого научно-исследовательского инкубатора (17 - 19 мая 2018). По итогам конференции был награжден дипломом I степени.
б) Международной научно-практической конференции г. Белгород, 27 апреля 2018 г.
