Поляризация электронно-релаксационная

Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. Движение электронов, ионов, диполей и более сложных заряженных частиц во внешнем электрическом поле сопровождается изменением взаимодействий этих заряженных частиц, приводящим к рассеянию энергии внешнего поля в диэлектрике. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны так называемые резонансные диэлектрические потери. Для процесса установления дипольной поляризации, а также поляризации, определяемой слабосвязанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. При низких частотах существенный вклад в диэлектрическое поглощение вносят потери, определяемые электрической проводимостью [c.21]

Изучению диэлектриков на сверхвысоких частотах посвящено много работ [163], в которых исследования проводились на образцах, специально изготовленных или вырезаемых из изделий при ломощи резонаторного или волноводного метода. И только сравнительно недавно (10—15 лет назад) появились работы, в которых диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь измеряли методами свободного пространства, не требующими разрушения контролируемого изделия. Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны резонансные диэлектрические потери [163]. Для установления дипольной поляризации и поляризации, обусловленной слабо связанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. Установлено [164, с. 81], что релаксационные диэлектрические потери наблюдаются в диапазоне частот 10 —10 Гц, а резонансные—10 — 10>4 Гц. [c.152]

Электронно-релаксационная поляризация возникает за счет возбужденных тепловой энергией избыточных дефектных электронов или дырок . Она характерна для диэлектриков с высоким показателем преломления, большим внутренним полем и электронной электропроводностью, например рутил ТЮа, загрязненный примесями Nb+ Са+2, Ва+2. [c.71]

Электронно-релаксационная поляризация определяется способностью электронов перемещаться вблизи дефектов на одно или несколько атомных расстояний. [c.9]

Структурная (макроскопическая, межслоевая) поляризация является дополнительным механизмом релаксационной поляризации, имеющей место в твердых телах с неоднородной структурой и при наличии примесей. Причинами поляризации является перемещение электронов или ионов в пределах отдельных включений под влиянием электрического поля. Такие включения приобретают дипольный момент и Ведут себя подобно гигантской поляризованной молекуле. [c.416]

Для аморфных и кристаллических неполярных полимеров е определяется в основном деформационной электронной поляризацией, а от частоты (в пределах 0—1011 гц) не зависит, и уменьшается с повышением температуры. Величина е" близка к 5-10 , но в определенном для каждого полимера температурно-частотном диапазоне может проходить через максимум. Для всех полимерных диэлектриков температурно-частотные зависимости е и е" обусловлены дипольной природой полимера или его примесей и релаксационным характером установления поляризации. Сорбция полимерами низкомолекулярных веществ или деформация полимеров приводит к изменению их диэлектрической проницаемости. [c.285]

Молекулы неполярных полимеров в целом или их части не имеют дипольного момента. Поэтому их диэлектрическая поляризация, представляющая сумму электронной поляризации и атомной поляризации Р , является только индуцированной. Их диэлектрические проницаемости низки и почти не зависят от частоты, а диэлектрические потери очень малы. В случае полярных полимеров, молекулы которых имеют дипольные моменты, происходит ориентационная поляризация, зависящая от частоты и температуры. Такие вещества могут поэтому иметь в зависимости от температуры и частоты высокие диэлектрические проницаемости и потери. У полимеров наблюдается параллелизм между диэлектрическими и механическими релаксационными процессами. Дипольная ориентация характеризуется у полимеров обычно более широким распределением времен релаксации, чем у мономерных жидкостей и твердых веществ. Наличие ионных и проводящих веществ в качестве примесей или существенных компонент отражается на свойствах полимеров, поскольку приводит к увеличению проводимости постоянного тока и, возможно, поляризации на границах раздела. [c.651]

У полярных веществ, кроме электронной и атомной поляризации, наблюдается также дипольно-релаксационная поляризация, обусловленная появлением под действием внешнего поля некоторой упорядоченности в хаотическом движении частиц, обладающих дипольным моментом. Дипольно-релаксационная поляризация связана с тепловым движением молекул и устанавливается относительно медленно. [c.55]

Общую поляризацию вещества целесообразно рассматривать в виде суммы двух составляющих мгновенной и релаксационной. К мгновенной поляризации Ршп можно отнести электронную поляризацию. Она мгновенно следует за изменением напряженности электрического поля. Релаксационная составляющая поляризации представляет собой сумму дипольной и электролитической поляризаций. Она отстает от времени от напряженности электрического поля. [c.85]

Поляризация дипольных жидкостей определяется одновременно электронной и дипольно-релаксационной поляризацией. Величина диэлектрической проницаемости е тем больше, чем больше величина электрического момента диполей Ц, и чем больше число молекул в единице объема Пц. [c.74]

Твердые диэлектрики, представляющие собой ионные кристаллы с неплотной упаковкой частиц, в которых имеется электронная, ионная и ионно-релаксационная поляризация, характеризуются большим положительным температурным коэффициентом е (кордиерит, фарфор). [c.75]

При введении в каучуки ферритового наполнителя образуются неоднородные системы с существенно измененными диэлектрическими свойствами. На рис. 5.5 представлена зависимость диэлектрической проницаемости вулканизатов магнитномягких резин на основе ряда каучуков от содержания ферритового наполнителя Ф1. Как видно из рисунка, у ненаполненных вулканизатов на основе неполярных каучуков значение е лежит в пределах 2—3, что обусловливается в основном упругой электронной поляризацией. В связи с тем, что смещение электронов и ионов под действием электрического поля происходит весьма быстро (за время порядка 10 5 и 10 з с соответственно), то при всех радиотехнических частотах этот вид поляризации успевает полностью установиться за время много меньше полупериода приложенного поля, поэтому при этих частотах не возникает диэлектрических потерь, обусловленных упругими видами поляризации [136]. В вулканизатах, имеющих полярные группы, диэлектрическая проницаемость определяется в основном дипольно-релаксационной поляризацией, а значение е лежит в пределах 10—12. [c.123]

Диэлектрические потери. Часть энергии электрического поля, проходящая через электроизоляционный материал, теряется в нем, превращаясь в тепловую. Это так называемые диэлектрические потери (ДП). В поле переменного тока в тепловую энергию переходит также энергия, затрачиваемая на реализацию релаксационной поляризации различных видов — ионной, электронной, атомной и др. В гетерофазном диэлектрике наблюдаются потери, связанные с затратой энергии на перенос зарядов к внутренним границам между разными фазами (см. рис. 3.35,в). Это миграционные диэлектрические потери. [c.96]

В работах В. Л. Тальрозе и Е. Л. Франкевича [213] при размораживании облученных органических веществ были обнаружены релаксационная поляризация, связанная, по-видимому, с миграцией зарядов по молекулярным путям, и вспышки электропроводности, происходящие при температурах, когда в веществе возникает подвижность. С другой стороны, в работе [214] было показано, что в точках освобождения подвижности органических веществ при нагревании до температуры фазовых переходов происходит по преимуществу гибель радикалов и возникает радиотермолюминесценция, связанная с освобождением захваченных электронов или дырок и их рекомбинацией, причем в отсутствие молекулярных акцепторов зарядов основными акцепторами являются образовавшиеся при облучении замороженные радикалы. Таким образом, точки фазовых переходов, столь существенные для всей физики и химии твердого состояния, имеют особое значение и для радиационной химической кинетики. [c.52]

При разогревании облученных при температуре жидкого азота углеводородов и ряда полимеров были обнаружены вспышки люминесценции [23] и резкое увеличение электропроводности [24], обусловленные соответственно рекомбинацией электрон—дырка в результате размораживания подвижности частиц. Показано, что радикалы, возникшие при облучении, выступают в роли акцепторов электронов и дырок [25]. При разогреве облученных органических веществ в электрическом поле была обнаружена релаксационная поляризация, интерпретированная как результат активационной миграции протона по молекулярной цепи иона [26]. Оценка концентрации замороженных ионов в предельных углеводородах показала, что она на порядок ниже концентрации замороженных радикалов. Однако нижняя граница выхода ионных пар в твердых парафинах была оценена равной на 100 эв [27]. [c.348]

Чем резче выражена поляризация вещества, тем больше величина диэлектрической проницаемости и рассеяние энергии, вызванное трением при периориентации молекул. В современной теории различают два основных вида поляризации, как свойства вещества, связанные с его агрегатным состоянием и структурой [2]. К первому виду относят происходящую мгновенно (упруго) поляризацию в этом случае под воздействием сил электрического поля энергия не рассеивается, т. е. не происходит выделения тепла (случай электронной и ионной поляризаций). Второй же вид поляризации сопровождается рассеянием энергии в веществе (релаксационная поляризация и некоторые другие виды). [c.7]

Емкостные методы связаны с тем, ято диэлектрическая проницаемость диэлектрика зависит от воздействия электрич. поля, создающего поляризацию — смещение и ориентацию электронов и ионов. Количественной характеристикой поляризации служит ее вектор. Различают поляризацию упругую (без тепловыделения) и релаксационную (с тепловыделением). Последняя может быть дипольно-релаксационной, ионно-релаксационной и электронно-релаксационной. Наличие лишь одной электронно-релаксационной поляризации приводит к наинизшему значению диэлектрич. проницаемости е (для неполярных жидкостей, обычно ниже 2,5), близкому к квадрату показателя преломления света, Дипольно-релакса-ционная поляризация, присущая полярным диэлектрикам, характеризуется гораздо более высокими значениями е для воды е в десятки раз выше, чем для неполярных жидкостей. С возрастанием темп-ры е полярного диэлектрика вначале увеличивается, проходит через максимум и затем постепенно снижается. Наивысшее значение е=е, имеет в постоянном электрич поле. С увеличением частоты, но при небольших ее значениях, диполи успевают ориентироваться в соответствии с переменным полем, и диэлектрич. проницаемость остается почти постоянной — близкой к Ец. Дальнейшее увеличение частоты приводит к тому, что диполи уже не успевают следовать за полем, ориентировка их осуществляется с постепенно уменьшающейся амплитудой, диэлектрич. проницаемость снижается и при неограниченном возрастай I частоты стремится к минимальному значению е ,. обусловленному лишь электронно-релаксационпои поляризацией. Диэлектрик, помещенный в переменном электрич. поле, нагревается за счет диэлектрич. потерь, обусловленных поляризацией, активным сопротивлением, неоднородностью структуры и ионизацией. Общей количественной характеристикой служит угол диэлектрич. потерь б (или тангенс этого угла), к-рый дополняет до 90° угол сдвига фаз между током и напряжением, приложенным к конденсатору, между обкладками к-рого находится данный диэлектрик. При отсутствии активного сопротивления 6=0, а при отсутствии емкостного 6=90°. [c.154]

Различают три основных типа поляризации поля])и-зация электронного смещения, ионная поляризав.ия и дипольная поляризация. Электронная поляризация обусловлена смещением электронных оболочек относительно положительных ядер. Поляризацией этого типа обладают все вещества. Нек-рые вещества (напр., алмаз, инертные газы, кислород и др.) имеют только электронную поляризацию. В области радиочастот, включая сантиметровые волны, диэлектрич. проницаемость этого класса веществ не зависит от частоты. С увеличением темп-ры е слабо уменьшается. Ионная поляризация вызывается смещением положительных и отрицательных ионов относительно своих положений равновесия. Ионной поляризацией обладают ионные кристаллы, такие, как галогениды щелочных металлов, рутил, титанаты нек-рых металлов, напр, кальция, магния, цинка. Диэлектрич. проницаемость ионных кристаллов может быть велика (е титаната кальция равна 150) и не изменяется с частотой в диапазоне радиочастот. Дипольной поляризацией, к-рую называют также релаксационной, обладают Д., в состав к-рых входят молекулярные диполи. В отсутствии поля дипольные молекулы распределены хаотически они участвуют лишь в тепловом движении и обладают энергией кТ. При наложении поля дипо.хи, взаимодействуя с полем, приобретают нек-рую преимущественную ориентацию вдоль направления поля и Д. поляризуется. В этом случае поляризация, а следовательно, диэлектрич. проницаемость зависят от темп-ры. Эффективная диэлектрич. поляризуемость, рассчитанная на молекулу, равна [х /З/гГ, где ц — электрич. момент молекулярного диполя. Дипольной поляризацией обладают многие органич. жидкости (спирты, производные бензола), вода, некоторые полимеры и, в определенном диапазоне темп-р, дипольные кристаллы (напр., твердая HGI). Дипо.пь-ной поляризацией обладают также нек-рые ионные кристаллы. Электрич. поле, действующее на молекулу внутри Д., отличается от среднего макроскопического. В наиболее простом случае неполярных жидкo тeii и газов и кубич. двухатомных кристаллов это локальное [c.592]

В зависимости от того, какие частицы и на какое расстояние смещаются, различают упругую и релаксационную поляризации. Упругая поляризация происходит в результате смещения упругосвязанных между собой частиц и может быть электронной и атомной (рис. 23). [c.130]

Релаксационная поляризация возникает при смещении слабо связанных между собой дипольных молекул, электронов или ионов. Их появление обычно обусловлено дефектами кристаллической рещетки. Если такие слабо связанные частицы ориентируются во внещнем поле, то поляризация называется ориентационной (рис. 23, в). Слабосвязанные частицы в отличие от упруго-связанных соверщают не только тепловые колебания относительно некоторого равновесия в кристаллической рещетке, но и скачком изменяют свое равновесное положение под действием флуктуаций теплового движения. При этом они остаются в пределах некоторого объема, который представляет глубокую потенциальную яму. [c.131]

Помимо этого вида релаксационной поляризации акад. А. Ф. Иоффе была установлена объемно-зарядовая поляризация (рис. 23, г), тесно связанная с электрической проводимостью. Впоследствии этим термином стали называть ряд явлений, сходство между которыми состоит в том, что поляризация в диэлектриках происходит за счет образования объемных зарядов. Сущность объемно-зарядовой поляризации заключается в том, что при движении свободных носителей заряда через диэлектрик они могут не дойти до заряженных поверхностей, к которым движутся, или подойти к ним, но не разрядиться. Тогда в диэлектрике остаются объемные заряды положительные у отрицательной поверхности и отрицательные у положительной. Эти заряды смещены не на микрорасстояния, как при обычной поляризации, а на макрорасстояния. Причина указанных явлений еще полностью не ясна. Считается, что продвижению свободных зарядов могут мешать дефекты кристаллических решеток, которые способны в некоторых случаях захватывать электроны или ионы. Иногда ионы, дошедшие до электродов, не успевают полностью разрядиться за то время, в течение которого подходят новые ионы. [c.131]

Релаксационный механизм 2, который наиболее часто встречается в непроводящих твердых телах, зависит от числа неспаренных электронов в веществе, в большинстве случаев обусловленного присутствием парамагнитных ионов в кристалле. Однако иногда механизм релаксации может быть связан и с наличием центров окраски. Магнитный момент электрона, будучи в 10 раз больше магнитного момента ядра, создает около себя большие переменные магнитные поля и вызывает быструю релаксацию ядерного спина у рядом расположенных ядер. Переменное поле обусловлено малым временем спин-решеточной релаксации электрона в изоляторах (Г] электрона а 10 — 10 сек) за счет спин-орбитальной связи электрона с решеткой (раздел П1,А, 2). Ядра, удаленные на 10 или более ангстрем от электронного спина, мало подвергаются действию его магнитного поля, так как оно уменьшается с расстоянием пропорционально 1/гЗ. Однако и эти ядра в присутствии электронного спина релаксируют быстрее за счет диффузии ядерного спина. Ядра, удаленные от неспаренного электрона, являются горячими в том смысле, что в присутствии сильного радиочастотного поля они окажутся дальше от термического равновесия, чем ядерные спины, близкие к примесному центру, и, следовательно, суммарная спиновая поляризация будет смещена к примесному центру за счет диполь-дипольного взаимодействия при одновременных спиновых переходах между одинаковыми спинами и без изменения суммарной энергии. Скорость такой диффузии спинов пропорциональна 1/Т2. Количественное выражение для времени ядерной релаксации, включающее величины концентрации примеси, времени релаксации электронного спина и времени ядерной спин-спиновой релаксации было получено Ху-цишвили [57] достаточно строгим способом для малых концентраций примеси. Несколько сот частей парамагнитных примесей на миллион могут дать времена релаксации в пределах от 10- до 10"3 сек при комнатной температуре. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология