材料科学中的介电谱技术PDF电子书下载

第一章 材料对激励信号的响应 1

1.1 介电谱的基本测量技术 1

1.1.1 描写材料介电性能的常用宏观参数 1

1.1.2 介电谱技术的分类 2

1.1.3 频域介电谱技术 3

1.1.4 时域介电谱技术 6

1.1.5 色散傅里叶变换波谱技术 7

1.1.6 三类介电谱技术的比较 8

1.1.7 介电谱的科学与技术意义 10

1.2 复电容率和复磁导率 13

1.2.1 复电容率 13

1.2.2 复磁导率 16

1.2.3 不同材料的表征方法 17

1.3 表征材料电特性的其它参数 18

1.3.1 复传播因子 18

1.3.2 复折射指数 20

1.3.3 特性阻抗 20

1.3.4 表征材料诸参数间的关系 21

1.4 功率吸收 24

1.4.1 功率吸收系数 24

1.4.2 功率吸收系数与振幅衰减系数、损耗因子的关系 25

1.5 介质极化 26

1.5.1 各种类型的电荷和电荷组 26

1.5.2 电荷与电磁场的作用 27

1.5.3 极化强度矢量 29

1.6 线性材料对交变电场的响应 31

1.6.1 脉冲电场的情况 31

1.6.2 Kramers-Kroning关系式 33

1.6.3 Cole-Cole图 35

1.6.4 共振 37

参考文献 40

第二章 集总参数回路测量技术 41

2.1 样品和电极 41

2.1.1 样品和电极的选择 41

2.1.2 电极间的电场 45

2.1.3 二电极系统 47

2.1.4 三电极系统 53

2.1.5 不接触电极 56

2.2 电桥法 57

2.2.1 西林电桥 57

2.2.2 变压器电桥 64

2.2.3 超低频电桥 65

2.2.4 双T电桥 68

2.3 谐振回路法 71

2.3.1 谐振回路 72

2.3.2 替代法 76

2.3.3 失谐法 78

2.3.4 谐振峰值法 82

2.4 矢量阻抗法 84

2.4.1 低频情况 84

2.4.2 半电桥方案 85

2.4.3 定向电桥方案 87

2.5 残余量的考虑 89

2.5.1 Q表在测量ε，tanδ时的使用方法 89

2.5.2 变电纳法中的残余量 95

2.5.3 消除变频率法中的残余量 99

参考文献 102

第三章 频域传输线技术 103

3.1 含样品传输线段的网络参数 104

3.1.1 两端口网络 105

3.1.2 单端口网络 109

3.1.3 特殊单端口网络 110

3.2 研究来自样品的反射波 112

3.2.1 反射系数、驻波和终端波阻抗 112

3.2.2 驻波和反射系数的测量 120

3.2.3 反射测量中的多态终端 125

3.2.4 反射测量中的样品厚度 134

3.2.5 反射测量中的样品导纳终端 138

3.3 研究介质中的驻波 153

3.4 研究透过介质的波 158

3.5 研究含样品传输线段的散射参数 164

3.6 反射和(或)透射测量中的小样品 168

3.6.1 短样品 168

3.6.2 小于横截面的样品 169

3.7 网络分析仪和六端口技术在反射和(或)透射测量中的应用 175

3.7.1 用微波矢量网络分析仪测量材料电磁参数 175

3.7.2 用六端口反射计测量材料电磁参数 180

3.8 样品电厚度对测量的影响 183

3.8.1 样品终端短路状态 183

3.8.2 样品终端匹配状态 188

3.8.3 样品终端电抗状态 193

3.9 以电抗为终端的反射测试系统 196

参考文献 200

第四章 微波谐振腔技术 203

4.1 引言 203

4.2 凹形谐振腔 206

4.2.1 径向传输线凹形腔 207

4.2.2 径向-同轴传输线凹形腔 211

4.2.3 集总电容-同轴传输线凹形腔 214

4.2.4 变电容间隙凹形腔 218

4.2.5 凹形谐振腔的变体 227

4.3 波导中的波模 232

4.4 Q因子的测量 237

4.4.1 用反射波的振幅和相位测Q 238

4.4.2 用透射波的振幅和相位测Q 241

4.4.3 用决定衰减的方法测Q 249

4.5 TE01n模谐振腔 251

4.5.1 理论讨论 251

4.5.2 求解电容率 253

4.5.3 求解介质损耗 257

4.5.4 单模化技术 265

4.5.5 电厚度对测量结果的影响 270

4.6 腔体微扰技术 275

4.6.1 TM010模圆柱谐振腔 276

4.6.2 TE01n模圆柱谐振腔 279

4.6.3 TE10n模矩形谐振腔 286

4.7 腔外微扰技术 289

4.7.1 方法的原理 290

4.7.2 高介低损耗材料的情况 296

4.7.3 磁性材料的情况 301

4.7.4 大损耗材料和含样品段处于截止波导状态的情况 303

4.8 介质谐振腔 305

4.8.1 基本原理 306

4.8.2 波模图 308

4.8.3 用于材料测量的TE01ι模 311

4.9 微波开腔 316

4.9.1 束波理论 316

4.9.2 开腔理论 318

4.9.3 电介质测量 323

4.9.4 开腔与介质腔、闭腔的相似性与差异 327

4.10 不调谐腔体 329

4.11 介质薄膜和纤维的测量 333

4.11.1 引言 333

4.11.2 微扰理论的注意点 336

4.11.3 适用于自撑式薄膜的方法 336

4.11.4 适用于沉积在绝缘基片上薄膜的方法 338

4.11.5 要求薄膜直接沉积到腔体上的方法 339

4.11.6 纤维的测量 344

参考文献 346

第五章 时域介电谱技术 349

5.1 引言 350

5.2 低频时域法 352

5.3 微波时域法的基本原理 358

5.4 介质响应的输入导纳分析 367

5.4.1 输入导纳的泰勒展开式 367

5.4.2 样品终端为匹配负载 369

5.4.3 样品放在同轴线末端 373

5.4.4 样品终端短路 374

5.4.5 样品终端为电抗负载 376

5.5 介质响应的实时分析 377

5.5.1 Fellner-Fedegg薄样品法 377

5.5.2 样品在匹配线中 378

5.5.3 样品在开路线中 385

5.5.4 短时间性能 387

5.5.5 电导介质 391

参考文献 395

第六章 亚毫米波测量技术 397

6.1 概述 397

6.2 微波自由空间法 401

6.2.1 自由空间的反射、透射测量 401

6.2.2 寻找Brewster角 402

6.2.3 多角透射测量 405

6.2.4 二面角反射测量 407

6.3 激光测量法 409

6.3.1 吸收系数测量 410

6.3.2 反射测量 411

6.3.3 复折射指数测量 413

6.4 微波噪声法 416

6.5 傅里叶变换波谱技术 421

6.5.1 基本原理 421

6.5.2 解出波谱 425

6.5.3 傅里叶变换波谱技术的优点 429

6.5.4 傅里叶波谱的误差来源 431

6.6 色散傅里叶变换波谱技术 433

6.6.1 概述 433

6.6.2 基本理论 434

6.6.3 从复插入损耗计算复折射指数 439

参考文献 445

后记 447