СВЧ методы исследования электрофизических свойств гетерогенных объектов. - 13 стр.

UptoLike

Рубрика: 

(
)
()
.0
1
0
02
=
+
+
=
εεε
ε
ε
ε
τ
ω
L
L
(37)
Высокочастотная область дисперсии с характерной частотой
02
ω
непосредственно связана с поляризацией свойствами изучаемого гетерогенного
материала, но
02
ω
отличается от , характерной для безграничной
среды, дополнительным множителем. Этот множитель больше единицы (он
равени, например,
1
0
=
τω
a
ε
ε
0
для тонкого образца
0
E
r
, когда
1
=
L
) и
приближается к 1, когда
(тонкий диск
0L
0
|| E
r
). Таким образом, область
дисперсии образца сдвигается вправо по сравнению с областью дисперсии
безграничной среды.
При увеличении
0
обе области дисперсии сливаются и характеризуются
частотой
(
)
()
,
1
1
4
2
2
'
0
LL
LL
+
+
=
εε
σσ
πω
(38)
где
σ
и
ε
―параметры среды, окружающей образец в резонаторе. В
обычном случае
0
=
σ
и формула (38) переходит в (36). Таким образом, хотя
параметры однородного материала
(
)
22
,
ε
σ
могут и не зависеть от частоты, его
эквивалентные параметры, определяемые по воздействию его на
измерительную цепь, испытывают типичную частотную дисперсию. Например,
для сферического образца монокристаллического германия
(
31=L
,
16
2
=
ε
, ) и правильное значение
проводимости при подобном бесконтактном измерении получится лишь в см
диапазоне частот.
11
2
5,2
= мОм
σ
Гцf
9
0
105.2 =
Правильный выбор рабочей частоты имеет важное значение для
регистрации изменения параметров материала, индуцированных каким-либо
воздействием. Типичный пример― бесконтактное измерение
фотопроводимости. Здесь можно выделить два случая:
1) образец в целом (при наличии сквозной проводимости,
управляемой светом) или
проводящие светочувствительные
включения поляризуются по М-В (
),
1>>h
2) образец из мелкодисперсного материала
(
)
1
<
<h
, не имеющий
сквозной проводимости.
В первом случае
0
ω
определяется по (33). При этом для регистрируемого
«фотосигнала»
()
.
2
2
2
0
2
2
0
2
2
σ
ωω
ωω
ωσ
+
(39)
где
2
σ
малое «истинное» изменение
2
σ
при освещении.
                            1 ε + L (ε 0 − ε )
                      ω 02 =                   = 0.                    (37)
                           τ ε + L (ε ∞ − ε )
    Высокочастотная область дисперсии с характерной частотой ω 02
непосредственно связана с поляризацией свойствами изучаемого гетерогенного
материала, но ω 02 отличается от ω 0 = τ
                                                             −1
                                         , характерной для безграничной
среды, дополнительным множителем. Этот множитель больше единицы (он
                                                                            r
равени, например, ε 0 ε a для тонкого образца                             ⊥ E0 ,   когда   L =1) и
                                                                       r
приближается к 1, когда L → 0 (тонкий диск                          || E0 ).
                                                Таким образом, область
дисперсии образца сдвигается вправо по сравнению с областью дисперсии
безграничной среды.
    При увеличении    σ0   обе области дисперсии сливаются и характеризуются
частотой
                                   σ 2 L + σ (1 − L )
                     ω 0' = 4π                        ,
                                   ε 2 L + ε (1 − L )                                          (38)

где  σ   и   ε―параметры среды, окружающей образец в резонаторе. В
обычном случае σ = 0 и формула (38) переходит в (36). Таким образом, хотя
параметры однородного материала (σ 2 , ε 2 ) могут и не зависеть от частоты, его
эквивалентные параметры, определяемые по воздействию его на
измерительную цепь, испытывают типичную частотную дисперсию. Например,
для     сферического     образца         монокристаллического          германия
( L = 1 3 , ε 2 = 16 , σ 2 = 2,5Ом м ) f 0 = 2.5 ⋅ 10 Гц и правильное значение
                                   −1       −1                        9


проводимости при подобном бесконтактном измерении получится лишь в см
диапазоне частот.
     Правильный выбор рабочей частоты имеет важное значение для
регистрации изменения параметров материала, индуцированных каким-либо
воздействием.          Типичный     пример―          бесконтактное   измерение
фотопроводимости. Здесь можно выделить два случая:
       1)        образец в целом (при наличии сквозной проводимости,
                 управляемой светом) или проводящие светочувствительные
                 включения поляризуются по М-В ( h >> 1 ),
       2)        образец из мелкодисперсного материала (h << 1) , не имеющий
                 сквозной проводимости.
    В первом случае   ω0   определяется по (33). При этом для регистрируемого
«фотосигнала»
                                    ω 2 − ω 02
                     ∆σ ∝ ω    2
                                                         ∆σ 2 .                                (39)
                                   (ω   2
                                            + ω 02   )
                                                     2



где ∆σ 2 ― малое «истинное» изменение                    σ2       при освещении.