Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Для подтверждения общей зависимости диэлектрической проницаемости кварцевой керамики от темпера-
і,96\
3,92
3,88
3,84
зро
і
3
200
400 600
1000 1200 1400
Рис. 126. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости на частоте 9,4-10е Гц различных мерок оптического кварцевого стекла:
/ — КВ; 2 — КИУ и КОПЛ; 3 — КУ
туры на рис. 126 представлены результаты измерения е кварцевых стекол КВ, КИ, КОП и КУ [209]. Суммарное содержание примесей в этих стеклах не превышало 0,06%.
Диэлектрическая проницаемость рассмотренных кварцевых стекол увеличивается всего на 4% в интервале температур от 20 до 1450°С. Температурный коэффициент е в интервале 20—1450°С равен 9-10—& град-1.
Если принять, что по условиям работы изделия изменения диэлектрической проницаемости его материала с ростом температуры не должно превышать 5%, то кварцевая керамика пригодна для работы до 1400°С,
229
228
тогда как окись алюминия до температуры 500°С и си-галл до 700°С. \
По зависимости е кварцевой керамики от частоты пока нет публикаций. Однако судить об этом можно по зависимости от частоты диэлектрической проницаемости кварцевого стекла, приведенной в работе [202]. В этой работе не отмечено зависимости е от частоты. Там же дана зависимость от частоты тангенса угла диэлектрических потерь при 25°С:.
Частота, Гц 10а І03 ІО4 І05 10е 10' 10» 10» 10" 2,5-101» Тангенс угла диэлектрических потерь, 10« . 8,5 7,5 6,08 4,0 2,0 1,0 1,0 0,6 1,0 0,25
Изменение б в диапазоне частот 102—2,5-1010 ощутимо.
По данным [16], отмечается снижение диэлектрической проницаемости кварцевого стекла с 3,66 до 3,57 по мере увеличения частоты с 105 до 107.
В связи с тем что в кварцевую керамику часто вводятся легирующие добавки, например ТГОг иСг2Оз нарис. 127 представлены данные по зависимости диэлектрической проницаемости кварцевой керамики от объемного содержания ТЮ2, имеющей диэлектрическую проницаемость 100 [36]. Кривая является частным случаем общей зависимости диэлектрической проницаемости є материала, состоящего из двух компонентов, имеющих проницаемость Єї И Є2.
0 20 40 ВО 80 ТОО Содержание Щ,%(о#гет)
Рис. 127. Изменение диэлектрической проницаемости кварцевой керамики от добавки TiOj
ІПЄ = (1— Р) ІПЄІ +Pines.
(79)
Логарифмический характер зависимости обусловливает слабое увеличение диэлектрической проницаемости кварцевой керамики по мере увеличения содержания легирующей добавки до .10%, хотя ее диэлектрическая проницаемость в десятки раз больше таковой основного материала,
230
Диэлектрические потери
На рис. 128 показана температурная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь кварцевой керамики с пористостью 14—17%, полученная разными методами в сантиметровом диапазоне длин волн [208]. Даже при расплавлении диэлектрические потери в кварцевой керамике остаются на уровне 0,01.
В работах [176, 177] отмечается линейное повышение тангенса угла диэлектрических потерь кварцевой
0,01
0,001
0,0001
-
4 2 1
- ——, <^ 3
t,°c
Рис. 103. Зависимость тангенса угла потерь кварцевой керамики от температуры:
/ — измерения в открытой системе (Х-диапазои), плотность керамики 1,91 г/см3; 2 — измерения методом закороченной схемы (/С-диапазон), плотность керамики 1,94 г/см3; 3—измерения резонаторным методом (С? — диапазон), керамика 7941 с плотностью 1,96 г/см3; 4 — измерения методам закороченной схемы (к- диапазон), керамика без особой очистки, плотность 1,81 г/сл3
керамики на частоте 1010 с 0,0001 при 25°С до 0,0006 при 900°С. Тангенс угла диэлектрических потерь при комнатной температуре составляет 0,0001—0,0005.
Наши данные по изменению tg б с ростом температуры были представлены на рис. 128. Для всех образцов примечательно снижение tg б по мере увеличения температуры до 300°1С. Это объясняется испарением влаги, которую впитывают образцы при комнатных ус-ловиях,_а также удалением органических и других загрязнений, попадающих на образец в процессе его изготовления и дальнейшего обращения с ним.
231
Результаты американских сравнительных исследований г п tg8 кварцевой керамики, пирокерама 9606, окиси бериллия и окиси алюминия АД-99 на частоте 9375 мГц приведены в табл. 17 [39].
Таблица 17. Диэлектрические свойства радиопрозрачиых керамических материалов
Изменение
Диэлек- величины Тангенс уг-
Материал Темпе- трическая г по срав- ла диэлек-
ратура, проницае- нению С Е трических
°С мость прн 20°С, % потерь
Кварцевая керамика 24 3,17 0,0002
260 3,17 0,0003
540 3,17 0,0004
815 3,18 0,315 0,0006
1095 3,28 3,15 0,007
1375 3,40 7,9 0,12
Окись алюминия 24 9,3 _ 0,0001
26G 9,5 2,6 0,0001
540 9,8 5,4 0,0002
815 10,1 8,6 0,0006
1095 10,3 10,8 0,003
Пирокерам 9606 24 5,5 _ 0,0003
260 5,5 — 0,0005
540 5,55 0,9 0,0018
815 5,7 3,6 0,009
1095 10 —
Окись бериллия 24 6,0 _ 0,0005
260 6,15 2,5 0,0006
540 6,4 6,7 0,0008
815 6,8 13,3 0,0014
Температурная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь на частоте 9,4-109 Гц различных марок оптического кварцевого стекла, которые можно рассматривать как очень чистый материал, приведена на рис. 129 [209]. Установлено, что содержание цримесей в кварцевых стеклах от 0,003 до 0,057% слабо влияет на тангенс угла диэлектрических потерь. Это изменение находилось в пределах ошибки измерения (8—\1) ¦ Ю-5.
