Введення
З тих пір як з'явилися перші потужні ЕВП СВЧ, стала очевидною необхідність використання при їх виробництві твердих діелектриків. У найзагальнішому вигляді, як каже теорія [2], потужний СВЧ прилад - це замкнутий вакуумний об'єм з металевими, зазвичай мідними, стінками. Всередину цього обсягу необхідно ввести електричну енергію від джерела живлення і вивести з нього НВЧ енергію. Необхідно, таким чином, мати діелектричну «стінку» мінімум в двох місцях - у місцях введення і виведення енергії. При вирішенні цього завдання найменші труднощі виникають при підведенні енергії до катодного вузла. Катодний ізолятор, хоча і є складним самостійним вузлом, істотно не обмежує подводимую до приладу потужність. Інакше йде справа з висновком НВЧ енергії. У хвилеводі, передавальному енергію від приладу в зовнішній ланцюг, необхідно встановити діелектричну перегородку, що забезпечує як вакуум в приладі, так і проходження хвиль до навантаження. До того ж, сучасні прилади мають потужність енергоспоживання порядку декількох сотень кіловат. Внаслідок чого, необхідно застосовувати керамічні ізолятори для уникнення виникнення явищ поверхневої провідності на корпусі приладу. Для цього застосовуються тверді керамічні діелектричні матеріали. Будь діелектрик характеризується двома основними параметрами: відносна діелектрична проникність (?) І тангенс кута втрат (tg?). У таблиці 1 [2] наведені характеристики:
Табл.1. Основні параметри діелектричних матеріалів
Властивості МатеріалКоеффіціент теплопровідності, Вт/(м.? С),?. Тангенс кута діелектричних втрат на частоті 10 10 Гц, tg?.Діелектріческая Проникність на частоті 10 10 Гц,?. Температурний коефіцієнт лінійного розширення, 10 - 7 .1/° C,?. Об'ємна маса, г/см 3 Межа міцності при статичному вигині, МПаАлюмооксідная, 22ХС. ВК94 - 1.1315. 10 - 4 10,3603,65314Лейкосапфір, Аl 2 О 3 190,85. 10 - 4 10,5773,98200Брокеріт, ВеО. ВБ97 - 12097. 10 - 4 7,0762,84137Нітрід бору пиролитический, ВN, ПНБ551. 10 - 4 4,4202,05160Нітрід алюмінію, Ніта - 1712065. 10 - 4 8,5373,3290Кварцевое стекло1,71. 10 - 4 3,85,22,3100
Необхідно пояснити, що таке відносна діелектрична проникність і тангенс кута втрат. Отже,?- Це фізична величина, що характеризує властивості діелектричної середовища, і показує залежність електричної індукції від напруженості електричного поля. Визначається ефектом поляризації діелектриків під дією електричного поля. Поляризація ж, у свою чергу, - це явища орієнтації по зовнішньому електричному полю диполів в діелектриках. Тg?- Це відношення уявної і дійсної частини комплексної діелектричної проникності, що визначає здатність діелектрика розсіювати енергію електричного поля [3]. Так як, ці 2 величини залежать від частоти прикладається поля (простіше кажучи,?, Виміряна для матеріалу для поля кілогерцовому діапазону, буде іншою в умовах НВЧ поля), то необхідно дослідити поведінку речовини в різних діапазонах хвиль.
Мета роботи - розробка заходів щодо підвищення якості керамічних матеріалів для потужних ЕВП СВЧ.
Завдання роботи:
. Вибір метод вимірювання діелектричної проникності і спроектувати оснащення для вимірювань,
. Розробка чисельної моделі для розрахунків діелектричної проникності,
3. Здійснення виміру за допомогою оснащення,
4. Розробка інструкції по проведенню вимірювань, яка буде впроваджена в цикл виробництва кераміки.
1. Вимірювання ? і tg ? діелектриків з використанням швидких хвиль
.1 Методи визначення діелектричної проникності речовини, засновані на вивченні поля стоячої хвилі в досліджуваному діелектрику
діелектрик резонатор диафрагмированного
У літературі [1] є відомості про методи для визначення діелектричної проникності і тангенса кута втрат.
Найпростіші співвідношення виходять при розгляді поширення хвиль в безмежній діелектричної середовищі або системі, повністю заповненою діелектриком.
Між постійної поширення хвилі в безмежному діелектрику () і постійної поширення хвилі у вільному просторі () існує співвідношення:
, (1.1)
де? і?- Комплексні величини діелектричної та магнітної проникності.
При?=1 і заданій частоті () можна виміряти. Але існують такі ж прості співвідношення і для хвиль, які поширюються в двопровідних і коаксіальних лініях. При повному зануренні цих ліній в середу виконається співвідношення:
, (1.2)
де і - довжини хвиль в системі без діелектрика і з діелектриком відповідно. Сх...
