ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПОГЛОЩАЮЩЕГО СЛОЯ НА ОСНОВЕ ГЕКСАФЕРРИТОВ СИСТЕМЫ C02-xZnxW

February 2, 2013 by admin Комментировать »

Сусляев В. И., Доценко О. А. Томский государственный университет пр. Ленина, 36, г. Томск, 634050, Россия тел.: (8-382-2) 413-964, e-mail: susl.rff@elefot.tsu.ru

Аннотация – В работе исследуются поглощающие свойства гексаферритов системы Co2-xZnxW (где х=1.0, 1.3 и 1.4) на сверхвысоких частотах при изменении температуры. Измерения спектров магнитной проницаемости произведены на перестраиваемом нерегулярном микропо- лосковом резонаторе.

I.                                       Введение

Для обеспечения электромагнитной совместимости отдельных узлов высокочастотной радиоэлектроники, для повышения эффективности современных средств связи, для защиты пользователей от вредного воздействия микроволнового диапазона необходимы радиопоглощающие материалы [1,2]. На металлической поверхности, обладающей большой электропроводимостью, где расположена пучность магнитного поля, наиболее эффективно работают покрытия на основе магнитодиэлектрических материалов, которые могут исполняться на твердых образцах или служить наполнителями для эластомеров.

В качестве магнитных материалов применяют ферриты различных составов, порошки карбонильного железа и никеля. Среди таких материалов выгодно отличаются ферриты с гексагональной кристаллической структурой (гексаферриты), которые имеют высокие значения дисперсионных частот, определяемые резонансом доменных границ и естественным ферромагнитным резонансом (ЕФМР). В этих областях наряду с достаточно резким уменьшением величины действительной составляющей комплексной магнитной проницаемости μ*=μ’-μ» наблюдается значительный рост мнимой составляющей, характеризующей потери электромагнитного излучения в веществе.

Величину тангенса угла потерь, определяющую область применения магнитного материала в качестве поглотителя электромагнитной энергии, можно изменять, смещая область дисперсии. Это достигается выбором типа кристаллической структуры магнитного материала и химическим составом синтезируемого материала.

Как правило, измерения частотной зависимости магнитной проницаемости проводятся при комнатной температуре. Однако известно, что константы магнитной кристаллографической анизотропии являются температурнозависимыми величинами, поэтому положение области ЕФМР будет зависеть от температуры окружающей среды. Это неизбежно приведет к изменению поглощающих свойств материалов и, в конечном итоге, к эффективности работы электродинамических устройств на основе гексаферритов. Представляет интерес оценить возможность использования гексаферритов со структурой типа W в низкочастотной области микроволнового излучения в температурном интервале. Эта область интенсивно используется в настоящее время производителями мобильных телефонов, ноутбуков, цифровых фото- и видеокамер. Однако низкочастотный участок СВЧ-диапазона представляет трудности для проведения измерений, поскольку находится на стыке методов измерения с распределенными и сосредоточенными параметрами. По этой причине в литературных источниках отмечается недостаток экспериментальных данных для этой области электромагнитного излучения.

II.                              Основная часть

в данной работе исследуются температурные зависимости коэффициента отражения для тонкого слоя сплошных образцов гексаферритов системы Co2-xZnxW (здесь W=BaFeie027) по экспериментально измеренным значениям комплексной магнитной проницаемости μ* в диапазоне частот от 200 МГц до 1 ГГц в климатическом интервале температур ±60°С. В гексаферритах данной системы замена магнитных ионов кобальта немагнитными ионами цинка приводит к росту намагниченности насыщения и позволяет целенаправленно изменять константы магнитной кристаллографической анизотропии [3-5], от величины и знака которых в большей степени зависит частота ЕФМР.

В качестве измерительной ячейки использовался нерегулярный микрополосковый резонатор [6]. Исследования производились на автоматизированном измерительном комплексе, построенном на основе измерителя КСВн и персонального компьютера [^7] на образцах в виде пластины размером 10x6x1 мм . Образцы изготавливались по стандартной керамической технологии. Исходные окислы качества ОСЧ развешивались на аналитических весах. Производился предварительный помол исходных порошков в вибрационной мельнице. Окончательный обжиг производился при 1320° С. Плотность определялась гидростатическим взвешиванием и составляет 4,89 г/см®. Контроль фазового состава, произведенного рентгеноструктурным анализом, показал, что содержание W- фазы в готовых образцах – 90 %.

Проведенные исследования показали, что полученные значения начальной магнитной проницаемости имеют значительные изменения в зависимости от температуры. Выбрав комнатную температуру за исходную, мы по известной формуле для коэффициента отражения рассчитали оптимальную толщину поглощающего слоя твердого феррита на идеально проводящей поверхности с коэффициентом отражения на уровне 10 дБ.

Для полученных значений толщины слоя на основе измеренных температурных зависимостей комплексной магнитной проницаемости рассчитана зависимость коэффициента отражения от температуры. В качестве примера на рис.1 приведены значения коэффициента отражения для частоты 590 МГц.

III.                                     Заключение

Таким образом, отмечено, что в исследованных гексаферритах системы Co2-xZnxW в выбранной области температур в низкочастотной области СВЧ- излучения отмечаются значительные изменения как

действительном, так и мнимои составляющих магнитной проницаемости. Как следствие этого присутствуют изменения коэффициента отражения от температуры.

Рис. 1. Зависимость коэффициента отражения от температуры на частоте 590 МГц для гексаферритов системы Co2-xZnxW.

Fig. 1. Dependence of reflection coefficient \/s. temperature at frequency of 590 MHz for hexaferrites of Co2-xZnxW system

IV.                              Список литературы

[1]  Valeska da Rocha Caffarena, Tsuneharu Ogasawara. Characterization of Co-Zn-doped Z-type Barium Hexaferrite produced by Co-precipitation iViethod. J. iVietastable and Nanocrystalline Materials, 2004, 20-21, p.705-710.

[2]  Chulin Miao, Mao Wang, Zhenxing Yue, Ji Zhou, Xuemin Cui. Co-firing Behavior of C02Z Hexagonal Ferrite/Ag Internal Electrode for MLCIs. Key Engineering Materials, 2005, p.155-158.

Журавлев В. A., Сусляев В. И., Найден Е. П., Рябцев Г. И., Кириченко В. И. Особенности спектров магнитной проницаемости гексаферритов Co2-xZnxW в области спин-переориентационного фазового перехода. Изв. ВУЗов СССР. Физика,1990, 33, № 9, с.107-109.

[3]  Найден Е. П., Сусляев В. И, Бир А. В., Политое М. В. Спектры магнитной проницаемости наноразмерных порошков гексаферритов. Ж. структурной химии, 2004, 45, с.102-105.

[4]  S. М. Attia, А. М. Abo El Ata, D. El Копу Conduction mechanism of zinc-magnesium W-type hexagonal ferrites. // J. Magn. Magn. Mater, 2004, 270, p.142-151.

[5]  Доценко О. A., Сусляев В. И. Измерение температурных зависимостей спектров магнитной проницаемости гексаферритов нерегулярным микрополосковым резонатором. Изв. ВУЗов. Физика.-Томск, 2005, 6, с.116-117.

[6] Сусляев В. И., Журавлев В. А., Кочеткова Т. Д., Судаков С. В. Автоматизированная установка для исследования температурной зависимости спектров диэлектрической проницаемости полярных жидкостей в диапазоне 0.1-1.25 ГГц. Приборы и техника эксперимента. -2003, №5, с.1-5.

THE TEMPERATURE DEPENDENCE OF REFLECTION COEFFICIENT OF ABSORBER LAYER ON BASE OF HEXAFERRITIES SISTEMS COz-xZNxW

SuslyaevV. I., Dotsenko O. A.

Tomsk State University 36, Lenin Ave., Tomsk, 634050, Russia

Ph.: 8382-2-413-964, e-mail: susl.rff@elefot.tsu.ru

Abstract – This work deals with absorbing qualities of hexaferrites of a system Co2-xZnxW (where x=1.0, 1.3 and 1.4) on microwave frequencies with temperature changing. The changing of magnetic permeability spectra was made on variable irregular microstrip cavity.

I.                                         Introduction

Among the materials used as absorbers the ferrites with hexagonal crystal structure is the best ones. They have high value of dispersing frequencies determined by resonance of domain borders and by natural ferromagnetic resonance. The quantity of loss angle tangent determining the area of magnetic material use may be changed by dislocating the area of dispersion by choosing the type of crystal structure and chemical structure of synthesized material. In particular, the changing of magnetic ions of cobalt into non-magnetic ions of zinc in hexaferrites of Co2-xZnxW (here W=BaFei6027) system causes the increase of saturation magnetization and allows changing constants of magnetic crystallographic anisotropy. As it has been recently shown, the frequency of natural ferromagnetic resonance changes in quite wide limits in mechanical activation in high-energy mills. The investigation of temperature dependence of absorption factor of ferrite layer was carried out on ideally conducting surface.

II.                                        Main Part

This work deals with temperature dependences of reflectivity factor for thin layer of hexaferrites of Co2-xZnxW system, situated on ideally conductive surface on experimentally measured spectra of magnetic conductivity in μ*=μ’-μ» bandwidth from 200 MHz to 1 GHz in climatic interval of temperatures ±60 °C.

Variable irregular microstrip cavity was used as a measuring cell. The investigations were taken on automatized measuring complex on samples with the size 10x6x1 mm^. Ferrites were synthesized by a standard ceramic technology. The final synthesis was made by the temperature of 1320 C. Density is 4.89 g/sm^. X-ray analysis showed that the content of W-phase in finished samples is 90 %.

The investigations showed, that the values of initial magnetic conductivity have significant changes depending on temperature. The results were obtained for received values of optimal thickness of a layer on a basis of measured temperature dependencies of complex magnetic conductivity the dependence of reflectivity factor on temperature.

III.                                       Conclusion

It was noticed, that the significant changes of absorption factor were ascertained in investigated hexaferrites of system Co2-xZnxW in chosen temperature area in a microwave area of microwave frequency.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты