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低k电介质及其设备

低k电介质及其设备
低k电介质及其设备

1为什么要采用低k电介质?

随着芯片特征尺寸的不断缩小和芯片集成度的不断提高,金属互连必须多层布线,如45nm芯片,金属互连层数高达10层,这样金属导线间的电容、层间电容和金属导线的电阻增大,从而导致布线RC延迟时间、串扰噪声和功耗的增加,最终降低芯片的处理速度。为了提高芯片的速度和降低布线的RC延迟时间,一方面金属导线用Cu替代Al。另一方面要降低金属互连层间绝缘层的介电常数k,即选用低k电介质(k<3)替代SiO2(k=3.9~4.2)。低k电介质应具有如下特性:(1)低损耗和低泄漏电流;(2)高附着力和高硬度;(3)耐腐蚀和低吸水性;(4)高稳定性[1]。如今,低k电介质、Cu互连和CMP已成为制造90/65/45nm芯片的标准工艺。2低k电介质是什么?

通常人们把k<3的电介质称为低k电介质,90nm工艺要求k=3.0~2.9;65nm工艺要求k=2.8~2.7;45nm工艺要求k=2.6~2.5。

在ITRS2006修正版中,增加了第一层、中间层和最小布线层的单位长度电容值,从而可简单地计算出RC延迟时间。它还给出每年k值的范围、k值的最小预期值和较近的现实值以及每年的等效k值(keff)范围。要求研发的新材料和新工艺必须满足低电阻率和低介电常数的要求[2]。目前实施低k电介质的方法主要是单层生长法,即采用CVD(化学气相沉积)或PECVD(等离子体增强化学气相沉积)设备来制造低k电介质。为了进一步降低k值,还常采用两种辅助手段,一是掺杂质,如掺氟或掺碳;二是注入空穴,形成多孔低k电介质。

低k电介质及其设备

翁寿松

(无锡市罗特电子有限公司,江苏无锡214001)

摘要:低k电介质、Cu互连和CMP已成为90/65/45nm芯片制造的标准工艺。90nm工艺要求k=3.0~2.9,65nm工艺要求k=2.8~2.7,45nm工艺要求k=2.6~2.5,大多采用2.5多孔的低k电介质,如TI、台积电。对于22nm工艺,可能采用碳纳米管(CNT)替代Cu互连。

关键词:多孔低k电介质;Cu互连;化学机械抛光;碳纳米管;设备

中图分类号:TN305文献标识码:B文章编号:1004-4507(2008)05-0028-03TheLow-kDielectricanditsEquipment

WENGShou-song

(WuxiLuoTeElectronicco.,LTD,Wuxi214001,China)

作者简介:翁寿松(1940-),男,浙江宁波人,高级工程师。目前主要从事半导体器件、市场和设备的研究。

收稿日期:2008-00-00

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90nm芯片绝大多数芯片厂商采用k=3.0电介质,如英特尔的掺碳氧化物CDO(Carbon-dopedoxide)低k电介质,它采用CVD方法在生长SiO2过程中引入甲基(-CH3),从而形成松散的SioC:H薄膜。又如应用材料的黑金刚石系列低k电介质,它采用PECVD形成无氮氧化硅基低k电介质,与SiN相比,其互连电容可降低30%。还有大量采用的有机硅玻璃(SiOCH)。IBM通过简单地改变沉积程式使SioCH从k=3.0降至k=2.7,并用于65nm芯片。运用相同的原理、技术和制备手段,只要稍微改变反应前驱物的设备,又开发出k=2.4的多孔低k电介质[3]。

在寻找低k电介质时,除k值外,还要考虑其机械特性,如弹性(杨氏模量)和硬度。实际上,k越低,材料的机械特性越差。目前k=2.0~2.5的材料具有较好的机械特性,杨氏模量为10GPa。当k=2.1~2.2时,杨氏模量小于5GPa。为了获得机械特征与k值之间的最佳平衡,在薄膜中引入一些小孔。形成多孔低k电介质。孔的数目和尺寸太大,使低k电介质难以形成,孔的数目和大小可用IBM率先采用的椭圆偏振光谱法来测量。一般将沉积了低k电介质薄膜的Si片放在低压室中,并放入甲苯。当薄膜吸收甲苯蒸汽后,薄膜光学特征发生变化,椭圆偏振光谱法通过记录这种变化来确定孔的尺寸、分布及薄膜的孔隙率[4]。

目前研究有机硅玻璃(SioCH)是寻找低k电介质的热点之一。正如2007年5月IBMT.J.Watson研究中心、Technion以色列技术学院GanapaThi-raumanRamanuth认为:有机硅玻璃能形成与Cu互连的粘合剂,比当前钽化物强度高5倍,并达到商用化。它能耐半导体高温加工(400℃),具有k=2.5的低k值,与目前商用最先进的CDO(K=3.0)相比毫不逊色。2007年6月在IEEE国际互连会议上(IITC),NEC推出无缝低k有机硅玻璃SiOCH叠层(SEALS)技术,其Keff=2.9。除SiCH覆盖外,SEALS结构用k值更低的电介质替代所有薄膜,用MPS-SiOCH(k=2.5)作金属间电介质(IMD),用多孔SiOCH(P-SiOch)替代普通SiOCH(k=2.9)作为层间电介质(ILD),这种结构不需要刻蚀停止层[5]。在这里需指出:低k电介质并不是越低越好,越低k电介质易碎,标准加工后可能导致更多的破损,从而会抵消低k电介质的优势。所以,ITRS对低k电介质的要求正在逐年降低。

345nm芯片

45nm芯片大多彩用k=2.5多孔低k电介质,如ST微电子与飞思卡尔推出45nm低功率方案中,在第1至第7金属互连层(M5M7)采用k=2.5多孔低k电介质,M8/M9采用TEOS(四乙氧基硅烷)。IBM推出45nm互连叠层方案中,在决定开关延迟(RC)大小的2X层(M4~M6)采用k=2.5多孔低k电介质,在1X层(M1~M3)和4X层(M7~M8)用k=3.0普通低k电介质,M9~M10采用氟化TEOS[6]。2007年6月富士通推出新45nm平台,将低功率与高性能互连技术结合起来,与原先45nm技术相比,该平台使池漏电流下降至原来1/5,由互连引起的延迟减小14%,他们采用k=2.25的微多孔SiO2纳米团簇(NCS),它不仅k低,而且机械强度高。该公司不仅在给定互连层内采用NCS,而且在不同互连层之间也采用NCS,以进一步降低互连电容[7]。

4碳纳米管(CNT)有望替代铜互连

随着芯片特征尺寸的不断缩小,即Cu导线宽度不断缩小,Cu电阻率相对于其体材料值显著上升,这是由于表面与晶粒边界的电子散射增大所造成。更细的Cu导线导致更高的电流密度,从而使温度升高,出现电迁移现象的可能性增大。为此,未来纳米级互连的替代方案是:导电聚合物、金属化DNA、金属纳米线和金属性的CNT,其中CNT最具优势,并且在功率、延迟、串扰和可靠性方面都优于Cu[8]。

2008年2月美国奥尔巴尼大学纳米学院正式被授予半导体研究公司(SRC)的领导地位,SRC与纽约州先投资750万美元成立互连性研究项目,从2008年2月起为期3年,最终为芯片厂提供扩展Cu及低k电介质和缩小技术。2009年将获得商业部国家标准和技术研究院(NTST)270万美元和行业资助130万美元的研究津贴。奥尔巴尼大学目前

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已取得的成果:证实从Cu线的边缘起可把侧壁散射减小50%,实际小于10个原子厚的扩散势垒;评估新的基于光学以及纳米管的互连。未来3年将开展的领域:缩小侧壁及晶界散射,从而减小40nmCu电阻系数;开发新一类厚度为几个原子的Cu扩散势垒区;开发具有原子分辨率的测量掩埋接口的方法;在几个原子的规模上最优化低k电介质厚度和结构,从而在提高速度的同时维待其程度;掌握互连中存在的根本故障机制,以减少电介质中的短路及Cu线中的开路。

SRC下属的全球研究协作(GRC)互连及封装研究总监,英特尔代理人ScottList表示:“互连性正在开始超越器件成为主宰芯片性能的关键因素,互连研究对确保半导体器件工艺尺寸持续缩小越来越重要。在小于22nm节点,为了驱使芯片几何尺寸的缩小,必须缩小互连。但是,这种技术仅提供一半的解决方案。当我们评估像CNT以及光学互连等选次的过程中,我们已发现若干实现22nm互连的可行选择”。据ITRS预测,22nm芯片将于2011~2012年商业化。

CNT和纳米线在未来半导体技术中将大显身手,这是因为CNT具有:(1)高的机械强度;(2)良好的导电性能,具有负载超过109A/cm2的高密度电流的能力,比常规导线高3个数量级;(3)超高的热传导率,电子能沿着CNT进行弹道式输送;(4)不发生电子迁移。

2006年12月美国RensselaerPolytechnic学院材料科学与工程系推出CNT与金属纳米线的混合结构,这是一种能将分立的CNT连接到金属接触的实用方法,从而使CNT用于IC互连和器件的解决方案成为可能。这种混合结构是一种由CNT连接金或铜所形成的多段一维结构,能实现两种材料的强强结合。他们制作的混合结构有两种:二段(金属—CNT)和三段(CNT—金属—CNT)结构。他们正在研究CNT和半导体材料的连接,以用于二极管[9]。

5设备

制造低k电介膜的主要设备是CVD或PECVD,目前市场已出售多种先进的、致密的CVD设备,并朝绿色CVD设备方向发展,一方面要节约资源,另一方面要降低有毒气体的排放量。如应用材料在CVD设备中采用远程等离子清洁。以达到降低全氟化碳(PFC)排放,在可能的情况下替代选择性刻蚀应用中的C4F6,以及利用可转化或破坏PFC的最终缓和技术。三星电子采用NF3之类的气体替换CF4、C2F6和C3F8等CVD腔室气体来降低PFC。还采用从原位等离子体清洁转向运程等离子体清洁[10]。

2008年2月罗门哈斯推出Visionpad5000CMP研磨垫,以用于小于65nm存储、逻辑芯片的CMP量产,能隆低浅沟槽隔离工艺(STI)、层间绝缘(ILD)应用的缺陷率。该研磨垫采用专门设计的聚合材料,适合各种市售研磨夜,可使现有材料CMP刮痕裂纹缺陷率降低50%。

总之,当前世界顶级半导体材料、设备和芯片厂都在积极努力开发k≤2.5的多孔低k电介质材料、相应的低压力CMP设备以及替代Cu互连的碳纳米管。

参考文献:

[1]翁寿松.低k绝缘层及其设备[J].微纳电子技术,2005,42(2):90-94.

[2]PeterSinger.ITRS2006中的重要变化[J].SIChina,2007,3(3):32.

[3]PeterSinger.Cu/低k对45和32nm节点的挑战[J].SIChina,2007,3(1):27.

[4]RuthDeJule.新材料表征所面临的挑战[J].SISIChina,2007,3(7):27-32.

[5]Petersinger.IITC预览;用新材料降低RC延迟[J].SIChina,2007,3(5):31.

[6]LauraPeters.45到32nm:又一次渐进式的转变[J].SIChina,2007,3(2):44-50.

[7]Petersingtr.日本制造商分布存储器/晶体管技术[J].SIChina,2007.3(9):28.

[8]Petersinger.碳纳米管:诱人的互连替代方案[J].SIChina,2007,3(16):22

[9]AuronHand混合纳米结构:两全其美的选择[J].SIChina,2007.3(3):30

[10]Petersinger半导体产业的绿色之路[J].SIChina,2008,4(1):48-52.

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常见物质介电常数汇总知识交流

常见物质介电常数汇 总

精品资料 Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集材料介电值速度毫米/纳秒 空气 1 300 水淡81 33 水咸81 33 极地雪 1.4 - 3 194 - 252 极地冰 3 - 3.15 168 温带冰 3.2 167 纯冰 3.2 167 淡水湖冰 4 150 海冰 2.5 - 8 78 - 157 永冻土 1 - 8 106 - 300 沿岸砂干燥10 95 砂干燥 3 - 6 120 - 170 砂湿的25 - 30 55 - 60 粉沙湿的10 95 粘土湿8 - 15 86 - 110 粘土土壤干 3 173 沼泽12 86 农业耕地15 77 畜牧土地13 83 土壤平均16 75 花岗岩 5 - 8 106 - 120 石灰岩7 - 9 100 - 113 白云岩 6.8 - 8 106 - 115 玄武岩湿8 106 泥岩湿7 113 砂岩湿 6 112 煤 4 - 5 134 - 150 石英 4.3 145 混凝土 6 - 8 55 - 112 沥青 3 - 5 134 - 173 聚氯乙烯 pvc 3 173 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2

常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书) 常见介质的相对介电常数—网上搜集

------------------《探地雷达方法与应用》(李大心)

2007第二期勘察科学与技术

电磁波在部分常见介质中的传播参数 (The propagation parameters of the electromagnetic wave in the medium) 地球表面大部分无水的物质(如干燥的土壤和岩石等)的介电常数,实部一般介于1.7-6之间,水的介电常数一般为81,虚部很小,一般可以忽略不计。岩石和土壤的介电常数与其含水量几乎呈线形关系增长,且与水的介电常数特性相同。所以天然材料的电学特性的变化,一般都是由于含水量的变化所致。

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1.介电性能 介电材料(又称电介质)是一类具有电极化能力的功能材料,它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下,构成电介质材料的内部微观粒子,如原子,离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离,并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动,从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关,在特定的的频率范围主要有四种极化机制:电子极化 (electronic polarization ,1015Hz),离子极化 (ionic polarization ,1012~1013Hz),转向极化 (orientation polarization ,1011~1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ,103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化,位移极化是弹性的,不需要消耗时间,也无能量消耗,如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关,极化的建立需要消耗一定的时间,也通常伴随有能量的消耗,如电子松弛极化和离子松弛极化。 相对介电常数(ε),简称为介电常数,是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数,它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下: A Cd C C ?==001εε (1) 式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量;C 0为相同情况下真空电容器的电容量;A 为电极极板面积;d 为电极间距离;ε0为真空介电常数,等于8.85×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗,一般用损耗角的正切(tanδ)表示。它是指材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应

电介质的介电常数

电介质的介电常数 温度() 温度()

石英玻璃电学性能 石英玻璃具有很高的介电强度,很低的电导率折电损失,即使在高温时,其电导率与介电损失也较一般材料低,特别适合高温高机械应力条件下作高频和电压绝缘材料。 电导率在20o C时,透明石英玻璃的电导率为10-17-10-16西/米,不透明石英玻璃的电导率为10-14-3.2×10-13西/米,其值与石英玻璃的纯度有关。 介电常数在常温和0-106赫兹频率下,透明石英玻璃的介电常数为3.70;不透明石英玻璃为3.50,温度升高,介电常数略有增加,到450o C以后,介电常数显著增加。 介电损失石英玻璃的介电损失与温度的关系是随温度的升高,介电损失增加,在350o C 以上,介电损失随温度的升高而增加更为显著。 石英玻璃的介电损失 击穿强度在200o C时,透明石英玻璃的击穿电压约为普通玻璃的三倍, 500o C时为普通玻璃的十倍。 石英光学玻璃 我厂生产的光学石英光学玻璃窗口片,能耐高温和高压,主要应用于:特种光源,光学仪器,光电子,军工,冶金,半导体,光通讯等领域。它能实验温度:1200度,软化温度为:1730度,具体参数如下。 1.JGS1(远紫外光学石英光学玻璃) 它是用高纯度氢氧熔化的光学石英光学玻璃。具有优良的透紫外性能,特别是在短波紫外区,其透

过性能远远地胜过所有其他玻璃,在185mμ处的透过率可达90%,是185—2500mμ波段范围内的优良光学材料。 2.JGS2(紫外光学石英光学玻璃) 它是用氢氧熔化的光学石英光学玻璃。它是透过220—2500mμ波段范围内的良好材料。 3.JGS3:(红外石英光学玻璃) 它是具有较高的透红外性能,透过率高达85%以上,其应用波段范围260—3500mμ的光学材料。石英光学玻璃物理性能

固体绝缘材料介电常数、介质损耗试验方法

固体绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波长在内)下相对介电常数和介质损耗因数的试验方法 本标准等效采用国际标准 IEC 250(1969)《测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波长在内)下相对介电常数和介质损耗因数的推荐方法》,只是去掉其中液体试样及其试验部分。 1主题内容与适用范围 本标准规定了固体绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波长在内)下相对介电常数和介质损耗因数的试验方法。 本标准适用于 15 HZ~300 MHZ频率范围内测量固体绝缘材料的相对介电常数、介质损耗因数,并由此计算某些数值,如损耗指数。 测量所得的数值与一些物理条件,例如频率、温度、湿度有关,在特殊情况下也与场强有关。 2定义 2.1相对介电常数 绝缘材料的相对介电常数。r是电极间及其周围的空间全部充以绝缘材料时,其电容 Cx与同样构型的真空电容器的电容C0之比: Er=CX/C0………………………………………( 1) 在标准大气压下,不含二氧化碳的干燥空气的相对介电常数等于 1. 000 53。因此,用这种电极构型在空气中的电容C。来代替C。测量相对介电常数时,有足够的精确度。在一个给定的测量系统中,绝缘材料的介电常数是该系统中绝缘材料的相对介电常数。与真空介电常数的乘积。 真空介电常数: E0=8.854×10-12F/m≈1×10-9F/36πm………………………( 2) 在本标准中用PF/cm来计算,真空介电常数为: E0=0.08854pF/cm 2. 2介质损耗角 6 绝缘材料的介质损耗角a,是由该绝缘材料作为介质的电容器上所施加的电压与流过该电容器的 电流之间的相位差的余角。 2.3介质损耗因数tanδ 绝缘材料的介质损耗因数是介质损耗角E的正切tanE。 2.4损耗指数E n 绝缘材料的损耗指数E n,等于该材料的介质损耗因数不清tanE与相对介质常数e的乘积。 2.5相对复介电常数E 绝缘材料的相对复介电常数是由相对介电常数和损耗指数结俣而得出的。 Er=Er-JEr Er=Er 式中:Er是2.1条中所定义的相对介电常数。 E=Etane 有介质损耗的电容量,在任何经定的频率下既可用电容Cs和电阻Rs的串联回路来表示:

低介电常数材料论文

低介电常数材料的特点、分类及应用 胡扬 摘要: 本文先介绍了低介电常数材料(Low k Materials)的特点、分类及其 在集成电路工艺中的应用。指出了应用低介电常数材料的必然性,举例说明了低介电常数材料依然是当前集成电路工艺研究的重要课题,并展望了其发展前景。正文部分综述了近年研究和开发的low k材料,如有机和无机低k材料,掺氟低k材料,多孔低k材料以及纳米低k材料等,评述了纳米尺度微电子器件对低k 薄膜材料的要求。最后特别的介绍了一种可能制造出目前最小介电常数材料的技术: Air-Gap。 关键词:低介电常数;聚合物;掺氟材料;多孔材料;纳米材 料 ;Air-Gap 1.引言 随着ULSI器件集成度的提高,纳米尺度器件内部金属连线的电阻和绝缘介质层的电容所形成的阻容造成的延时、串扰、功耗就成为限制器件性能的主要因素,微电子器件正经历着一场材料的重大变革:除用低电阻率金属(铜)替代铝,即用低介电常数材料取代普遍采用的SiO2(k:3.9~4.2)作介质层。对其工艺集成的研究,已成为半导体ULSI工艺的重要分支。 这些低k材料必须需要具备以下性质:在电性能方面:要有低损耗和低泄漏电流;在机械性能方面:要有高附着力和高硬度;在化学性能方面:要有耐腐蚀和低吸水性;在热性能方面:要有高稳定性和低收缩性。 2.背景知识 低介电常数材料大致可以分为无机和有机聚合物两类。目前的研究认为,降低材料的介电常数主要有两种方法: 其一是降低材料自身的极性,包括降低材料中电子极化率(electronic polarizability),离子极化率(ionic polarizability)以及分子极化率(dipolar polarizability)。在分子极性降低的研究中,人们发现单位体积中的分子密度对降低材料的介电常数起着重要作用。材料分子密度的降低有助于介电常数的降低。这就是第二种降低介电常数的方法:增加材料中的空隙密度,从而降低材料的分子密度。 针对降低材料自身极性的方法,目前在0.18mm技术工艺中广泛采用在二氧化硅中掺杂氟元素形成FSG(氟掺杂的氧化硅)来降低材料的介电常数。氟是具有强负电性的元素,当其掺杂到二氧化硅中后,可以降低材料中的电子与离子极化,

大学物理实验介电常数的测量的讲义

固体与液体介电常数的测量 一、实验目的: 运用比较法粗测固体电介质的介电常数,运用比较法法测量固体的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率),学习其测量方法及其物理意义,练习示波器的使用。 二、实验原理: 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示,通常采用测量样品的电容量,经过计算求出εr ,它们满足如下关系: S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数,ε0为真空介电常数,m F /1085.8120 -?=ε,S 为样品的有 效面积,d 为样品的厚度,C 为被测样品的电容量,通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 替代法: 替代法的电路图如下图所示。此时电路测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时,取R=1000欧姆,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 电压相同,此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。

谐振法: 1、交流谐振电路: 在由电容和电感组成的LC 电路中,若给电容器充电,就可在电路中产生简谐形式的自由电振荡。若电路中存在交变信号源,不断地给电路补充能量,使振荡得以持续进行,形成受迫振动,则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。RLC 串联谐振电路如下图所示: 图一:RLC 串联谐振电路 其中电源和电阻两端接双踪示波器。 电阻R 、电容C 和电感L 串联电路中的电流与电阻两端的电压是同相位的,但超前于电 容C 两端的电压2π ,落后于电感两端的电压2π ,如图二。 图二:电阻R 、电容C 和电感L 的电压矢量图 电路总阻抗:Z = = L V → -R V →

常见介电常数

Material物质名* 温度(°C) 介电常数 ABS RESIN, LUMP 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯树脂块2.4-4.1 ABS RESIN, PELLET 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯树脂球1.5-2.5 ACENAPHTHENE 二氢苊21 3.0 ACETAL 聚甲醛21 3.6 ACETAL BROMIDE 溴代乙缩醛二乙醇16.5 ACETAL DOXIME 乙二醛肟20 3.4 ACETALDEHYDE 乙醛5 21.8 ACETAMIDE 乙酰胺20 41 ACETAMIDE 乙酰胺82 59 ACETANILIDE 乙醛22 2.9 ACETIC ACID 乙酸20 6.2 ACETIC ACID 乙酸2 4.1 ACETIC ANHYDRIDE 乙酸酐19 21.0 ACETONE 丙酮25 20.7 ACETONE 丙酮53 17.7 ACETONE 丙酮0 1.0159 ACETONITRILE 乙睛21 37.5 ACETOPHENONE 苯乙酮24 17.3 ACETOXIME 丙酮肟-4 3 ACETYL ACETONE 乙酰丙酮20 23.1 ACETYL BROMIDE 乙酰溴20 16.5 ACETYL CHLORIDE 乙酰氯20 15.8 ACETYLE ACETONE 乙酰丙酮20 25 ACETYLENE 乙炔0 1.0217 ACETYLMETHYL HEXYL KETONE 己基甲酮19 27.9 ACRYLIC RESIN 丙烯酸树脂2.7 - 4.5 ACTEAL 乙醛21.0-3.6 AIR 空气1 AIR (DRY) 空气(干燥)20 1.000536 ALCOHOL, INDUSTRIAL 工业酒精16-31 ALKYD RESIN 醇酸树脂3.5-5 ALLYL ALCOHOL 丙烯醇14 22 ALLYL BROMIDE 溴丙烯19 7.0 ALLYL CHLORIDE 烯丙基氯20 8.2 ALLYL IODIDE 碘丙烯19 6.1 ALLYL ISOTHIOCYANATE 异硫氰酸丙烯酯18 17.2 ALLYL RESIN (CAST) 烯丙基脂(CAST) 3.6 - 4.5 ALUMINA 氧化铝9.3-11.5 ALUMINA 氧化铝4.5 ALUMINA CHINA 氧化铝瓷3.1-3.9 ALUMINUM BROMIDE 溴化铝100 3.4 ALUMINUM FLUORIDE 氟化铝2.2 ALUMINUM HYDROXIDE 氢氧化铝2.2 ALUMINUM OLEATE 油酸铝20 2.4 ALUMINUM PHOSPHATE 硷式磷酸铝-14 ALUMINUM POWDER 铝粉1.6-1.8 AMBER 琥珀2.8-2.9 AMINOALKYD RESIN 酸硬化树脂3.9-4.2 AMMONIA 血氨-59 25 DIELECTRIC CONSTANT REFERENCE GUIDE介电常数参考表Material 物质名* 温度(°C) 介电常数DIELECTRIC CONSTANT REFERENCE GUIDE介电常数参考表AMMONIA 血氨-34 22 AMMONIA 血氨4 18.9 AMMONIA 血氨21 16.5 AMMONIA (GAS? ) 血氨(气体)0 72 AMMONIUM BROMIDE 溴化铵7.2 AMMONIUM CHLORIDE 氯化铵7 AMYL ACETATE 醋酸戊酯20 5 AMYL ALCOHOL 戊醇-118 35.5 AMYL ALCOHOL 戊醇20 15.8 AMYL ALCOHOL 戊醇60 11.2 AMYL BENZOATE 苯甲酸戊酯20 5.1 AMYL BROMIDE 溴化环戊烷10 6.3 AMYL CHLORIDE 戊基氯11 6.6 AMYL ETHER 戊基醚16 3.1 AMYL FORMATE 甲酸戊基19 5.7 AMYL IODIDE 碘化戊基17 6.9 AMYL NITRATE 硝酸戊基17 9.1 AMYL THIOCYANATE 硫氰酸盐戊基20 17.4 AMYLAMINE 戊胺22 4.6 AMYLENE 戊烯21 2 AMYLENE BROMIDE 溴戊烯14 5.6 AMYLENETETRARARBOXYLATE 19 4.4 AMYLMERCAPTAN 戊基硫醇20 4.7 ANILINE 苯胺0 7.8 ANILINE 苯胺20 7.3 ANILINE 苯胺100 5.5 ANILINE FORMALDEHYDE RESIN 苯氨-甲醛树脂3.5 - 3.6 ANILINE RESIN 苯胺树脂3.4-3.8 ANISALDEHYDE 茴香醛20 15.8 ANISALDOXINE 茴香肟63 9.2 ANISOLE 苯甲醚20 4.3 ANITMONY TRICHLORIDE 三氯化锑5.3 ANTIMONY PENTACHLORIDE 五氯化锑20 3.2 ANTIMONY TRIBROMIDE 三溴化锑100 20.9 ANTIMONY TRICHLORIDE 三氯化锑5.3 ANTIMONY TRICHLORIDE 三溴化锑74 33 ANTIMONY TRICODIDE 三碘化锑175 13.9 APATITE 磷灰石7.4 ARGON 氩-227 1.5 ARGON 氩20 1.000513 ARSENIC TRIBROMIDE 三溴化砷37 9 ARSENIC TRICHLORIDE 三氯化砷66 7 ARSENIC TRICHLORIDE 三氯化砷21 12.4 ARSENIC TRIIODIDE 三碘化砷150 7 ARSINE 胂-100 2.5

电容器中电介质的作用

电容器中电介质的作用 山东省肥城市第一高级中学 于茂刚 271600 高中教材在提到电介质对平行板电容器的电容的影响时,只是通过演示实验就直接得出了结论:当两极板间充满同一种电介质时,电容变大为真空时的r ε倍,即kd S C r πε4= ,r ε 是一个常数,与电介质的性质有关,称为电介质的相对介电常数。学生只能记住结论,对电介质的特性和电介质对电容的影响机理产生疑惑,就此谈一下电容器中电介质的作用。 电介质不同于金属,电介质的电阻率一般都很 高,称为绝缘体,介质中没有(或几乎没有)能够自由 移动的电荷,这种电荷叫做束缚电荷。在电场中静 电平衡条件下,电介质的内部仍有电场存在。在外 电场作用下,电介质的表面将出现正负束缚电荷, 这就是电介质的极化现象。如图所示,由于极化, 在电介质中的极化电场 E ′(图中方向向左)削弱了没有电介质时的电场 E (图中方向向右)。由此可见,在两个极板之间的合电场强度的大小比 E 小。 实验和理论证明,在这种情况下,电介质内的合电场强度为E/r ε.如果极板之间充满相对介电常数为r ε的电介质,则极板之间的合电场强度为E/r ε ,这时的电 容器在容纳的电荷量一定的情况下,两极板之间的电势差比没有电介质时小,根据 U Q C =,知这时相当于电容器的电容增大了。两极板间如果不加电介质的话,两极板间会被空气占据,空气有一定的导电能力,因而电容器存储电荷的能力会弱一些,而加入电介质后,电容正负极板的绝缘性能就要比没有电介质时好,也

就是存储电荷的能力提高了,所以电容也就升高了, 电容器中间的电介质起到了提高电容容量的作用。 例如:在两极板间相距为d 的平行板电容器中,(1)插入一块厚为d/2的金属大平板(此板与两极板平行),其电容变为原来的多少倍?(2)如果插入一块厚为d/2相对介电常数为r ε的电介质大平板,则又会如何?(3)如果插入一 块厚为d 相对介电常数为r ε的电介质大平板,则又会如何? 解析:(1)插入一块厚为d/2的金属大平板时,在电场作用下,在金属板处于静电平衡状态,内部电场强度处处为0,整个金属大平板是一个等势体,整个金属大平板上没有电压降,两极板之间的距离缩短为d/2,极板间的电场强度E 未变 (因为E ,Cd Q d U == , C 、d 成反比,C 、d 乘积不变,所以E 不变),所以两极板间的电压2'd E U ?=,所以根据电容的定义U Q C ==Ed Q 知,此时的电容器的电容变为原来的2倍。 (2)插入一块厚为d/2相对介电常数为r ε的电介质大平板时,两极板之间的 电压'U =r r r Ed d E d E εεε2122+?=?+?,所以所以根据电容的定义U Q C ==Ed Q 知, 此时的电容器的电容变为原来的r r εε+12倍。 (3)插入一块厚为d 相对介电常数为r ε的电介质大平板,两极板间充满了这种 电介质。两极板间的电压'U =d E r ?ε,所以所以根据电容的定义U Q C ==Ed Q 知, 此时的电容器的电容变为原来的r ε倍。 思考:为什么不采用插入金属板的方式来增大电容器的电容?因为电容器极板之间需要保持良好的绝缘性,所以只能采用插入电介质的方式来增大电容器的电容。

常见介质介电常数

薅H2O (水) 78.5 螅HCOOH (甲酸) 58.5 袃HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7 蕿CH3OH (甲醇) 32.7 芇C2H5OH (乙醇) 24.5 薄CH3COCH3 (丙酮) 20.7 羃n-C6H13OH (正己醇)13.3 羀CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15 螅 莃温度对介电常数的影响 肃C6H6 (苯) 2.28 肇CCl4 (四氯化碳) 2.24 蒇n-C6H14 (正己烷)1.88 肂电介质的相对介电常数

【正文】:@@1.判别乳状液的类型和稳定性常规测定乳状液类型的方法主要有染料法,冲淡法,电导法,荧光法和润湿滤纸法,这些方法均简单易行其实利用介电常数测试法也可以判别乳状液的类型,其道理同电导法类似电导法所依据的原理是水和油电导率的差异,当乳状液为WO型时,由于外相是油,乳状液的电导率很小,当乳状液为O W型时,由于外相是水,乳状液的电导率很大水和油不仅在电导率方面有差异,在介电常数方面也有很大区别一般纯净原油的相对介电常数接近2,纯净水的相对介电常数接近80,所以原油乳状液的相对介电常数基本介于2和80之间当原油乳状液的外相为油时,乳状液的介电性质同油的性质类似,所以测得的介电常数偏小当乳状液的外相为水时,乳状液的介电性质同水的性质类似,所以介电常数偏大,因此,根据被测乳状液介电常数的大小,可判断乳状液的类型曾测试两种原油乳状液的相对介电常数分别是6.8和75.4,初步判断前一种是WO型,后一种是OW型,当用染料法和润湿滤纸法进行验证后,确认判断结果是正确的,这说明用介电常数测试法判别乳状液的类型是可行的 For personal use only in study and research; not for commercial use

介电常数实验报告

基础实验物理报告 学院专业: 实验名称 介电常数实验报告姓名班级 学号 一、实验原理 二、实验设备 三、实验内容 四、实验结果

一、实验原理 介电常数是电介质的一个材料特征参数。 用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器,其电容量为: S C D D 为极板间距, S 为极板面积,ε即为介电常数。材料不同ε也不同。在真空中的介电常数为 0 ,08. 851012 F / m 。 考察一种电介质的介电常数,通常是看相对介电常数,即与真空介电常数相比的比值 r 。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量C1及充满介质时的电容量C2,则介质的相对介电常数即为 ε r C 2 C 1 然而 C1、 C2的值很小,此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可 忽略,这些因素将会引起很大的误差,该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测出固体和液体的相对介电常数,并消除实验中的系统误差。 1.用电桥法测量固体电介质相对介电常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接,测出空气中的电容C1和放入固体电介质后的电容C2。 C 1 C 0 C 边1 C 分1 C 2 C 串C 边 2 C 分 2 其中 C0是电极间以空气为介质、样品的面积为S 而计算出的电容量: C 00 S D C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和, C 分为测量引线及测量系统等引起的分 布电容之和,放入样品时,样品没有充满电极之间,样品面积比极板面积小,厚度也比极板的间距小,因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成C 串 ,根据电容串联公式有: ε0 Sεrε0S C 串D-t t εrε0 S ε0 Sεrε0S t εr(D-t) D t t

常见物质介电常数汇总

Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集 1

常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书)

------------------《探地雷达方法与应用》(李大心)

2007第二期勘察科学与技术

电磁波在部分常见介质中的传播参数 (The propagation parameters of the electromagnetic wave in the medium) 地球表面大部分无水的物质(如干燥的土壤和岩石等)的介电常数,实部一般介于1.7-6之间,水的介电常数一般为81,虚部很小,一般可以忽略不计。岩石和土壤的介电常数与其含水量几乎呈线形关系增长,且与水的介电常数特性相同。所以天然材料的电学特性的变化,一般都是由于含水量的变化所致。对于岩石和土壤含水量和介电常数的关系国内外进行了详细研究(P.Hoekstra, 1974; J.E.Hipp,1 974;J .L.Davis,1 976;G A.Poe,1 971;J .R.Wang,1 977;E .G.巧okue tal ,1 977)。在实验室内大量测量了不同粒度的土壤一水混合物介电常数,考虑到束缚水和游离水,提出了经验土壤介电常数混合模型(J.R.Wang, 1985)。实验室内用开路探头技术和自由空间天线技术测量干燥岩石的介电常数(F.TUlaby, 1990)。国内肖金凯等人(1984, 1988)测量了大量的岩石和土壤的介电常数,王湘云、郭华东(1999)研究了三大岩类中所含的矿物对其介电常数的影响。研究表明,土壤中

含水量的变化影响介电常数的实部,水溶液中含盐量的变化影响土壤的导电性,即介电常数的虚部。水与某些铁锰化合物具有高的介电常数,绝大多数矿物的介电常数较低,约为4--12个相对单位,由于主要造岩矿物与水的相对介电常数存在较大差异,所以,具有较大孔隙度岩石的介电常数主要取决于它的含水量,泥岩由于含有大量的弱束缚水,所以其相对介电常数可高达50--60,岩石含泥质较多时,它们的介电常数与泥质含量有明显的关系,很多火成岩的孔隙度只有千分之几,其相对介电常数主要取决于造岩矿物,一般变化范围为6--12,水的介电常数与其矿化度的关系较弱,与此相应,岩石孔隙中所含水的矿化度同样对其介电常数不应有大的影响,水的矿化度的增大只导致岩石介电常数的少许增加。 表1 常见介质的电性参数值 媒质电导率 / (S/m) 介电常 数(相对 值) 电磁波速度/ (m/ns) 空气0 1 0.3 水10-4~3х10-281 0.033 花岗岩(干)10-8 5 0.15 灰岩(干)10-97 0.11 灰岩(湿) 2.5х10-28~10 0.11~0.095 粘土(湿)10-1~1 8~12 0.11~0.087 混凝土10-9~10-86~15 0.12~0.077 钢筋∞∞

电介质

第十三章 电介质 一、选择题 1、关于高斯定理,下列说法中哪一个是正确的 (A) 高斯面内不包围自由电荷,则面上各点电位移矢量D 为零. (B) 高斯面的D 通量仅与面内自由电荷有关. (C) 高斯面上处处D 为零,则面内必不存在自由电荷. (D) 以上说法都不正确. [ B ] 2、关于静电场中的电位移线,下列说法中,哪一个是正确的 (A) 起自正电荷,止于负电荷,不形成闭合线,不中断. (B) 任何两条电位移线互相平行. (C) 起自正自由电荷,止于负自由电荷,任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交. (D) 电位移线只出现在有电介质的空间. [ C ] 3、一导体球外充满相对介电常量为r 的均匀电介质,若测得导体表面附近场强为E ,则导 体球面上的自由电荷面密度为 (A) 0 E . (B) 0 r E . (C) r E . (D) ( r -0 )E . [ B ] 4、在空气平行板电容器中,平行地插上一块各向同性均匀电介质板,如 图所示.当电容器充电后,若忽略边缘效应,则电介质中的场强E 与空 气中的场强0E 相比较,应有 (A) E = E 0,两者方向相同. (B) E > E 0,两者方向相同. (C) E < E 0,两者方向相同. (D) E < E 0,两者方向相反. [ C ] 5、设有一个带正电的导体球壳.当球壳内充满电介质、球壳外是真空时,球壳外一点的场强大小和电势用E 1,U 1表示;而球壳内、外均为真空时,壳外一点的场强大小和电势用E 2, U 2表示,则两种情况下壳外同一点处的场强大小和电势大小的关系为 (A) E 1 = E 2,U 1 = U 2. (B) E 1 = E 2,U 1 > U 2. E E 0

介电常数实验报告

基础实验物理报告学院专业:

一、实验原理 介电常数是电介质的一个材料特征参数。 用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器,其电容量为: z S C = D D 为极板间距,S 为极板面积,£即为介电常数。材料不同£也不同。在真空中的介电常数为 12 ;0 , ;0 =8.85 10 …F / m 。 考察一种电介质的介电常数,通常是看相对介电常数,即与真空介电常数相比的比值 汀。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量 C i 及充满介质时的电容量 C 2,则介质的相对 介电常数即为 C i 然而C i 、C 2的值很小,此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可 忽略,这些因素将会引起很大的误差,该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测 出固体和液体的相对介电常数,并消除实验中的系统误差。 1. 用电桥法测量固体电介质相对介电 常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接,测出空气中的电容 C i 和放入固体电介质后的电 容C 2。 C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和, C 分为测量引线及测量系统等引起的分 布电容之和,放入样品时,样品没有充满电极之间, 样品面积比极板面积小, 厚度也比极板 的间距小,因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成 C 串,根据电容串联公式有: £r C i 其中Co 是电极间以空气为介质、样品的面积为 S 而计算出的电容量: C o ;0 S 交流电桥

£ 0S£r£ 0 S D-t> t £0S£r£0 S C串= £ r £ S t紀 3) D -t t

当两次测量中电极间距 D 为一定值,系统状态保持不变,则有 C 边^C 边2、C 分?,=C 分2 C 串t £ 0 S-C 串(D - t ) 也就是说运用该实验方法消除了由分布电容和边缘 2. 线性回归法测真空介电常数 ;0 £ S 上述测量装置在不考虑边界效应的情况下,系统的总电容为: C = 0 0 ■ C 分 D 保持系统分布电容不变,改变电容器的极板间距 D ,不同的D 值,对应测出两极板间充满 空气时的电容量 C 。与线性函数的标准式 Y = A BX 对比可得:Y =C , A 二C 分, B = oS 0 , X = 1,其中S o 为平行板电容极板面积。用最小二乘法进行线性回归,求得 D 分布电容C 分和真空介电常数 p ( ;0 := 空)。 3 ?用频率法测定液体电介质的相对介电常数 所用电极是两个容量不相等并组合在一起的空气电容,电极在空气中的电容量分别为 C01和C02,通过一个开关与测试仪相连,可分别接入电路中。测试仪中的电感 L 容和分布电容等构成 LC 振荡回路。振荡频率为: 其中C ^C o C 分。测试仪中电感 L 一定,即式中k 为常数,则频率仅随电容 最终得固体介质相对介电常数: 该结果中不再包含分布电容和边缘电容, 效应引入的系统误差。 与电极电 ——,或 2 n LC 2 2 4 二 2 Lf 2 C 的变 化而变化。当电极在空气中时接入电容 C 01,相应的振荡频率为 轴,得:C 01 C 分 k 2 f 2 ' 01 接入电容C 02,相应的振荡频率为f 02 ,得:C 02 C 分 k 2 f ; 实验中保证不变,则有 C 02 -C 01 k 2 ■2 f 。2 k 。当电极在液体中时,相应的有: £ r (C 02 -'C 01 k 2 )=2 f 2 k 2 2 f l

介电常数

脆化温度brittle temperature 塑料低温力学行为的一种量度。以具有一定能量的冲锤冲击试样时,当试样开裂几率达到50%时的温度称脆化温度。 屈服点(yield point) 钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限,即使应力不再增加,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力,Fo为试样断面积,则屈服点σs =Ps/Fo(MPa),MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2, (MPa=10^6(10的6次方)Pa,Pa: 帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规

定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。 什么是介电常数,介电损耗,介电强度?[科学电力 ] 收藏转发至天涯微博 悬赏点数 10 6个回答 屋里有灯不黑啊2009-05-12 10:15:37 什么是介电常数,介电损耗,介电强度? 回答 换一张 码:

登录并发表取消 回答 heyerijue2009-05-12 10:15:55 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permeablity),又称诱电率. 介电强度(dielectric strength)是指单位厚度的绝缘材料在击穿之前能够承受的最高电压,即电场强度最大值,单位是 kV/mm。包括塑料 010********-05-12 10:16:02

介电常数, 用于衡量绝缘体储存电能的性能. 它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电

常见物质介电常数汇总

常见物质介电常数汇总 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集材料介电值速度毫米/纳秒空气1300 水淡8133 水咸8133 极地雪194-252 极地冰168 温带冰167 纯冰167 淡水湖冰4150 海冰78-157 永冻土1-8106-300 沿岸砂干燥1095 砂干燥3-6120-170 砂湿的25-3055-60 粉沙湿的1095 粘土湿8-1586-110 粘土土壤干3173 沼泽1286 农业耕地1577 畜牧土地1383 土壤平均1675 花岗岩5-8106-120 石灰岩7-9100-113 白云岩106-115 玄武岩湿8106 泥岩湿7113 砂岩湿6112 煤4-5134-150 石英145 混凝土6-855-112 沥青3-5134-173 聚氯乙烯pvc3173

常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书) 常见介质的相对介电常数—网上搜集

------------------《探地雷达方法与应用》(李大心) 2007第二期勘察科学与技术 电磁波在部分常见介质中的传播参数(Thepropagationparametersoftheelectromagneticwaveinthemedium) 地球表面大部分无水的物质(如干燥的土壤和岩石等)的介电常数,实部一般介于之间,水的介电常数一般为81,虚部很小,一般可以忽略不计。岩石和土壤的介电常数与其含水量几乎呈线形关系增长,且与水的介电常数特性相

导体和电介质

1一个未带电的空腔导体球壳,内半径为R .在腔内离球心的距离为d 处( d < R ),固定一点电荷+q ,如图所示. 用导线把球壳接地后,再把地线撤去.选无穷远处为电势零点,则球心O 处的电势为 (A) 0 . (B) d q 04επ. (C) R q 04επ-. (D) )1 1(40R d q -πε. 2三块互相平行的导体板,相互之间的距离d 1和d 2比板面积线度小得多,如果2d 1=d 2 两面上电荷面密度分别为σ1和σ2,如图所示.则比值σ1 / σ2 (A) 1. (B) 2. (C) 3. (D) 4. 3 图示一均匀带电球体,总电荷为+Q ,其外部同心地罩一内、外半径分别为r 1、r 2的金属球壳.设无穷远处为电势零点, 则在球壳内半径为r 的P 点处的场强和电势为: (A) 2 04r Q E επ=,r Q U 04επ=. (B) 0=E ,204r Q U επ=. (C) 0=E ,r Q U 04επ=. (D) 0=E , 104r Q U επ=. 4当一个带电导体达到静电平衡时: (A) 导体表面曲率较小处电荷密度较小. (B) 导体表面曲率较小处电势较高. (C) 导体内部任一点电势都为零. (D) 导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零. [ ] 5 两个同心薄金属球壳,半径分别为R 1和R 2 (R 2 > R 1 ),若内球壳带电荷Q ,则两者的电势分别为U 1和U 2 (选无穷远处为电势零点).现用导线将两球壳相连接,则它们的电势为 (A) U 1. (B) )(2 1 21U U +. (C) U 1 + U 2. (D) U 2. 6当平行板电容器充电后,去掉电源,在两极板间充满电介质,其中正确的结果是 (A) 极板上自由电荷减少 (B) 两极板间的电势差变大 (C) 两极板间电场强度变小 (D) 两极板间的电场强度不变 7一个大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半为空气,如图.当两极板带上恒定的等量异号电荷时,其正确的结论是: (A) 极板左半边电荷密度大. +Q

平行板谐振法测量微波介质介电常数性能(实验报告)

平行板谐振法测量微波介质介电常数性能 一.平行板谐振法测试原理 图 i Post Resonance Technique 实验测试装置如图i ,测试样品为圆柱状,放置在两个平行的金属板中,微波功率通过由样品和两个平行金属板组成的腔体耦合。输入和输出通过两个天线耦合。在某一频率下,该腔体的阻抗达到最小,即产生谐振,此时穿过的功率最大。该腔体的谐振特性可以通过一个矢量网络分析仪来得到直观显示。 实际测量中,常用TE011模来确定样品的介电性质。因为本测试装置可以在矢量网络分析仪上产生许多不同模式的谐振峰,本实验采用011T E 谐振模式(处于第二低的谐振频率处,最低的谐振频率是111H E 模式)。 本实验主要讨论介电常数的测量,至于电解质损耗和辐射损耗不做讨论。采用本测试方法的主要优势是 需要测量的参数有,样品厚度L 、样品直径D (D=2a )和谐振频率0f 电介常数可以通过以下公式计算得到: ()2 22 0012r ci c k k λεπ?? =++ ??? (1) 2 2 200212co k L λπλ?????? =-?? ? ????????? (2) ()() () 0000110()ci c c ci ci c J k a k a K k a J k a k a K k a =- (3) 00 c f λ= (4) 其中, J 和k 分别为第一类Bessel 函数和修正Bessel 函数,通过(3)可以求出ci k (采用数值方法,matlab 程序见附录) 二.实验过程 测量的参数如下: L = 8.01mm, D = 14.06mm f0 = 4.421401GHz 根据(1)--(4)式,可以求出r ε值,计算的值如下: 0λ=68 mm 0c k =381.20 ci k =426.34 r ε=39.14 计算过程见附录。 三.讨论 本实验并未讨论损耗角及品质因数的测量,随之的辐射损耗及电损耗并未讨论。采用此方法,不能精确测量平行板的表面阻抗[1],损耗角的测量也不准确;其次,样品的尺寸要求较大,若对于单晶体,很难制造[1]。可参考文献[2],有具体的改进方法。本方案的主要优势是计算的公式较完善,且很可靠。也因此,此方案仍被采用。 参考文献 [1] Sheen J 2005 Study of microwave dielectric properties measurements by various resonance techniques Measurement 37 123-30 [2] Sheen J 2008 A dielectric resonator method of measuring dielectric properties of low loss materials in the microwave region IOP Science Measurement Science and Technology 附录 %***************************************************** %******************* Post Resonance Technique *********** %*****************“微波测量之特别培养实验课”******** % Author:高永振 Date :2012-5-3 clear all; format long; % 实验的基本参数

常见物质介电常数汇总

. . .专业. .专注. Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集 材料介电值速度毫米/纳秒空气 1 300 水淡81 33 水咸81 33 极地雪 1.4 - 3 194 - 252 极地冰 3 - 3.15 168 温带冰 3.2 167 纯冰 3.2 167 淡水湖冰 4 150 海冰 2.5 - 8 78 - 157 永冻土 1 - 8 106 - 300 沿岸砂干燥10 95 砂干燥 3 - 6 120 - 170 砂湿的25 - 30 55 - 60 粉沙湿的10 95 粘土湿8 - 15 86 - 110 粘土土壤干 3 173 沼泽12 86 农业耕地15 77 畜牧土地13 83 土壤平均16 75 花岗岩 5 - 8 106 - 120 石灰岩7 - 9 100 - 113 白云岩 6.8 - 8 106 - 115 玄武岩湿8 106 泥岩湿7 113 砂岩湿 6 112 煤 4 - 5 134 - 150 石英 4.3 145 混凝土 6 - 8 55 - 112 沥青 3 - 5 134 - 173 聚氯乙烯pvc 3 173

常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书) r 常见介质的相对介电常数—网上搜集

------------------《探地雷达方法与应用》(大心)

2007第二期勘察科学与技术

电磁波在部分常见介质中的传播参数 (The propagation parameters of the electromagnetic wave in the medium)

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