Электрофизические методы исследования. Кондуктометрия неоднородных материалов. Трухан Э.М - 7 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

7
7
σ
=9α(σ
1
ε
2
σ
2
ε
1
)
2
/[(2ε
1
+ε
2
)
2
(2σ
1
+σ
2
) (1.17)
τ=[2ε
1
+ε
2
+α(ε
1
ε
2
)]/[2σ
1
+σ
2
+α(σ
1
σ
2
)] (1.18)
Однако теория М-В исходит из чисто электрического рассмотрения
макроскопической поляризации, при которой заряд считается сосредоточенным
лишь на поверхности неоднородности. Это приближение неприменимо к случаю
микроскопической поляризации, требующей учета диффузности распределения
заряда. Попытка учесть диффузность распределения электрического заряда по
объёму материала была предпринята в 1948 г. Я.И. Френкелем
(Френкель, 1948
[11]). Однако применительно к переменному току результаты этой работы
оказались ошибочными. Между тем широкий круг неоднородных материалов,
являющихся объектами исследования в физике полупроводников, в том числе
органических, в физической химии, физике полимеров, биофизике, относится
именно к мелкодисперсным системам. Поэтому вопрос о критерии
применимости теории М-В и о её обобщении
стал актуальным. Основы
обобщённой теории высокочастотной кондуктометрии неоднородных
материалов, применимой к мелкодисперсным система, были разработаны в 1962
г. (Трухан, 1962 [12]). В 1965-66 г. теория была дополнена разработкой теории и
методики измерения микроволнового эффекта Холла в неоднородных
материалах (Трухан, 1965 [38], Трухан, 1965 [13]), что позволило дополнительно
определять величину и знак преимущественных носителей заряда в сложных
смесях бесконтактным
образом.
Данные разработки предназначались для биофизических исследований и
получили там широкое использование (Ионов, 1966 [14]; Burnel, 1966 [15];
Богуславский, 1968 [16]; Трухан, 1973 [17]; Дерябкин, 1978, [18]; Шкуропатов,
1977 [19]; Carker, 1977 [20]; Tredgold, 1976 [21], Pethig, 1979 [29]). Однако в
последующие годы они нашли применение в других областях физики и
технологии ( Брикенштейн, 1970 [22]; Каргин (ред.), 1967 [23]; Трухан, 1966 [24];
Духин, 1972 [25]; Кучис, 1974 [26]; Баранов, 1964, [27]; Мейлихов, 1966 [28];
Fletcher, 1976 [30]; Infelta, 1977 [31]). Настоящий обзор посвящен краткому
изложению теории электрической поляризации мелкодисперсных систем,
методики
и техники использования микроволновой кондуктометрии и
иллюстрации её возможностей в различных областях экспериментальной
физики.
2. Теоретические основы метода
2.1. Электропроводимость
В качестве объектов теоретического анализа используем (Трухан 1962, [12])
упрощённые модели гетерогенных систем двух типов: чередующиеся слои
проводников и изоляторов (рис.1.1) и взвесь проводящих сферических частиц в
изоляторе (рис.1.3).
Задачу рассмотрим в предположении, что период колебания
электрического поля Т, среднее столкновительное время релаксации подвижных
                                                                               7


           σ∞=9α(σ1ε2–σ2ε1)2 /[(2ε1+ε2)2(2σ1+σ2)              (1.17)

           τ=[2ε1+ε2+α(ε1–ε2)]/[2σ1+σ2+α(σ1–σ2)]               (1.18)

  Однако теория М-В исходит из чисто электрического рассмотрения
макроскопической поляризации, при которой заряд считается сосредоточенным
лишь на поверхности неоднородности. Это приближение неприменимо к случаю
микроскопической поляризации, требующей учета диффузности распределения
заряда. Попытка учесть диффузность распределения электрического заряда по
объёму материала была предпринята в 1948 г. Я.И. Френкелем (Френкель, 1948
[11]). Однако применительно к переменному току результаты этой работы
оказались ошибочными. Между тем широкий круг неоднородных материалов,
являющихся объектами исследования в физике полупроводников, в том числе
органических, в физической химии, физике полимеров, биофизике, относится
именно к мелкодисперсным системам. Поэтому вопрос о критерии
применимости теории М-В и о её обобщении стал актуальным. Основы
обобщённой      теории     высокочастотной     кондуктометрии     неоднородных
материалов, применимой к мелкодисперсным система, были разработаны в 1962
г. (Трухан, 1962 [12]). В 1965-66 г. теория была дополнена разработкой теории и
методики измерения микроволнового эффекта Холла в неоднородных
материалах (Трухан, 1965 [38], Трухан, 1965 [13]), что позволило дополнительно
определять величину и знак преимущественных носителей заряда в сложных
смесях бесконтактным образом.
       Данные разработки предназначались для биофизических исследований и
получили там широкое использование (Ионов, 1966 [14]; Burnel, 1966 [15];
Богуславский, 1968 [16]; Трухан, 1973 [17]; Дерябкин, 1978, [18]; Шкуропатов,
1977 [19]; Carker, 1977 [20]; Tredgold, 1976 [21], Pethig, 1979 [29]). Однако в
последующие годы они нашли применение в других областях физики и
технологии ( Брикенштейн, 1970 [22]; Каргин (ред.), 1967 [23]; Трухан, 1966 [24];
Духин, 1972 [25]; Кучис, 1974 [26]; Баранов, 1964, [27]; Мейлихов, 1966 [28];
Fletcher, 1976 [30]; Infelta, 1977 [31]). Настоящий обзор посвящен краткому
изложению теории электрической поляризации мелкодисперсных систем,
методики и техники использования микроволновой кондуктометрии и
иллюстрации её возможностей в различных областях экспериментальной
физики.

                    2. Теоретические основы метода

2.1.        Электропроводимость
    В качестве объектов теоретического анализа используем (Трухан 1962, [12])
упрощённые модели гетерогенных систем двух типов: чередующиеся слои
проводников и изоляторов (рис.1.1) и взвесь проводящих сферических частиц в
изоляторе (рис.1.3).
      Задачу рассмотрим в предположении, что период колебания
электрического поля Т, среднее столкновительное время релаксации подвижных
                                                                               7