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微波辐射下电解质溶液的介电特性测量与金属杂质对测量精度的影响分析

作　者: 王志辉
导　师: 黄卡玛
学　校: 四川大学
专　业: 无线电物理
关键词: 微波化学 电解质溶液 复介电常数 金属杂质
分类号: O441.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


微波在化学领域的应用几乎扩展到了化学研究的各个方面。微波作用于化学反应时化学反应体系所表现出来的介电特性成了人们关注的焦点问题，而且在微波测量中金属杂质的存在会对测量精度产生一定的影响。故在本文中，我们就化学体系中最简单的电解质溶液在微波作用下的介电特性行了实验测量研究，并对微波测量中所存在的金属杂质对测量精度的影响进行了分析。这些工作将对进一步理解微波化学反应、研究电解质的介电特性和提高微波测量精度提供帮助。本论文的主要内容和创新点如下：第一、为了研究微波作用下电解质溶液的介电特性，我们设计了实验。文中首先测量了几种常见的电解质溶液在微波作用下的复介电常数，通过复介电常数测量结果来研究分析电解质溶液的介电特性。实验结果显示，在恒温条件下，溶液的复介电常数实部在微波作用下变化很小，而虚部在微波作用下受外加功率影响较大，且呈明显的上升趋势。由于微波对溶液有加热作用，故在文中还进行了排除分析溶液中所可能存在的温度对测量结果的影响。分析结果显示，该实验很好的排除了温度因素的影响。第二，在微波测量中，金属杂质的存在会对测量精度带来影响。为了分析金属杂质对测量精度带来的影响，我们采用FEM方法，利用电容模型计算了氯化钠溶液在有金属杂质情况下的复介电常数，并与没有金属杂质情况下的理论值进行对比。针对微波测量中金属杂质可能有的圆球形、方形和圆锥形，文中分析了附着在测量探头表面上及附近不同形状、不同位置和不同数量的金属杂质对氯化钠溶液复介电常数测量结果的影响。计算结果显示，(1)微波测量中存在的不同形状细微金属杂质对测量精度的影响相似；(2)金属杂质对复介电常数的实部测量影响较小，对虚部影响较大；(3)附着在测量探头侧面以及探头终端端口面外导体端面上的金属杂质对测量结果的影响较小；(4)附着探头终端端口面内导体端面和介质层端面上的金属杂质对测量结果产生的影响较大。文中得出结论，金属杂质对测量精度的影响主要和金属杂质的位置、数量有关。

全文目录


摘要  6-8
英文摘要  8-12
第一章 前言  12-17
  1.1 国内外微波在化学领域的应用研究进展  12
  1.2 复介电常数测量在微波化学领域中的现实意义  12-14
  1.3 微波作用化学反应中的非热效应研究概述  14-16
  1.4 本论文的研究内容  16-17
第二章 微波辐射下电解质溶液的介电特性测量  17-42
  2.1 引言  17-19
  2.2 微波频率下电解质溶液的复介电常数测量  19-23
    2.2.1 反射法  19-22
    2.2.2 测量系统简介  22-23
  2.3 微波辐射下电解质溶液的介电特性测量实验与结果  23-31
    2.3.1 实验一 纯水的介电特性测量  24-26
    2.3.2 实验二 硫酸钠溶液的介电特性测量  26-29
    2.3.3 实验三 乙酸钾溶液的复介电常数的测量  29-31
  2.4 实验结果分析  31-33
  2.5 温度因素分析  33-38
    2.5.1 电解质溶液的温升测量实验  33-35
    2.5.2 流体加热  35-36
    2.5.3 计算模型  36-37
    2.5.4 实验现象  37-38
    2.5.5 结果讨论与对比分析  38
  2.6 微波辐射下电解质溶液的特殊现象的机理分析和解释  38-40
    2.6.1 离子氛模型  38-39
    2.6.2 维恩效应  39-40
    2.6.3 电解质溶液特殊现象的解释  40
  2.7 本章小结  40-42
第三章 微波测量中金属杂质对测量精度的影响分析  42-69
  3.1 引言  42
  3.2 计算模型  42-43
  3.3 计算方法  43-44
  3.4 杂质的形状与位置  44-45
  3.5 计算结果  45-67
    3.5.1 金属圆球的计算的结果  45-52
    3.5.2 金属方块的计算结果  52-59
    3.5.3 金属圆锥体的计算结果  59-66
    3.5.4 计算结果对比  66-67
  3.6 本章小结  67-69
第四章 结论与展望  69-71
  4.1 论文总结  69-70
  4.2 后期工作的展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
攻读硕士学位期间的论文  75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 电磁学、电动力学 > 电磁学 > 物质的电磁性质
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