Дисперсные поглотители электромагнитных волн
В работе представлены результаты расчетов различных конструкций дисперсных структур, в
 которых дисперсная фракция помещенная, в диэлектрическую матрицу, представляет собой
 микрочастицы, на поверхность которых нанесено металлическое покрытие. Такие
 искусственные материалы м...
Saved in:
| Published in: | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2005
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98771 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Дисперсные поглотители электромагнитных волн / Б.М. Широков, А.Ф. Корж // Физическая инженерия поверхности. — 2005. — Т. 3, № 3-4. — С. 235–237. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860115989655453696 |
|---|---|
| author | Широков, Б.М. Корж, А.Ф. |
| author_facet | Широков, Б.М. Корж, А.Ф. |
| citation_txt | Дисперсные поглотители электромагнитных волн / Б.М. Широков, А.Ф. Корж // Физическая инженерия поверхности. — 2005. — Т. 3, № 3-4. — С. 235–237. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | В работе представлены результаты расчетов различных конструкций дисперсных структур, в
которых дисперсная фракция помещенная, в диэлектрическую матрицу, представляет собой
микрочастицы, на поверхность которых нанесено металлическое покрытие. Такие
искусственные материалы могут быть использованы как поглотители электромагнитной
энергии.
У роботі наведено результати розрахунків
різноманітних конструкцій дисперсних структур,
в яких дисперсна фракція, поміщена в діелектричну матрицю, являє собою мікрочастинки, на
поверхні яких нанесено металеве покриття. Такі
штучні матеріали можуть бути використані, як
вбирачі електромагнітної енергії.
The results of calculations for different disperse
structures, in which disperse fraction located in
dielectric matrix represents macro-particles with
metallic coating deposited on their surface, are
presented in the paper. Such artificial materials can
be used as electro-magnetic energy absorbers.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:36:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2005, т. 3, № 3-4, vol. 3, No. 3-4 235
ВВЕДЕНИЕ
К настоящему времени в многочисленных ра-
ботах практически исчерпывающе прове-
дены исследования функциональных возмож-
ностей материалов, которые были даны нам
природой. Однако возникли области научно-
практической деятельности, в которых к ис-
пользуемым материалам предъявляются тре-
бования такие, например, как радиационная
стойкость (технологии атомной энергетики),
особые электромагнитные свойства (волно-
водные устройства, спутниковые системы) и
др. Удовлетворить таким требованиям при-
родные (естественные) материалы не могут.
Поэтому возникла необходимость создания
новых искусственных материалов с заданны-
ми свойствами. К такого рода деятельности
относятся нано- и микро-композитные техно-
логии, создание искусственных полупровод-
ников и диэлектриков, конструирование
дисперсных структур и др.
В настоящей работе представлены про-
веденные авторами результаты теорети-
ческих исследований электромагнитных
свойств твердотельных структур, состоящих
из “облака” микрочастиц, равномерно рас-
пределенного в диэлектрической матрице.
Каждая частица состоит из диэлектрического
ядра, на которое нанесено тонкослойное
металлическое покрытие.
ПОВЕРХНОСТЬ
Категория “поверхность” в рассматриваемой
задаче имеет два аспекта:
аспект первый: необходимо заданным об-
разом сформировать поверхность дисперс-
ного объекта, чтобы обеспечить необходимые
свойства материала (например, уровни от-
раженной и поглощенной мощности падаю-
щей волны и др.);
аспект второй: располагая правильным об-
разом сконструированным дисперсным мате-
риалом (заданные электрофизические харак-
теристики дисперсной фракции, геометри-
ческая форма элементов структуры, размеры
частиц, плотность упаковки, геометрия
структуры и др.), можно использовать ее в
свою очередь, как материал покрытия для
формирования поверхности различных кон-
струкций (например, стенок волноводных
систем) для обеспечения заданных элект-
ромагнитных свойств.
КОНСТРУКЦИИ И ЭЛЕКТРОМАГ-
НИТНЫЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНОЙ
СТРУКТУРЫ
В работе аналитическим методом проведен
расчет сечения поглощения электромагнит-
ных волн диэлектрическим шариком с тон-
ким металлическим покрытием. Такая задача
в общей постановке была решена в работах
[1, 2].
Решения для полей искались:
– в сердцевине шарика – в виде сфери-
ческой функции Бесселя jm(y), имеющей ко-
нечное значение в центре шара;
– снаружи – в виде сферической функции
Ханкеля второго рода hm
(2)(y), которая на
бесконечности обращается в ноль по закону
[3]:
hm
(2)(y) ~ (im+1/y)⋅e-–iy;
– внутри слоя – в виде суммы сферической
функции Бесселя и Ханкеля с неопределен-
УДК 533.9.01:539.216.2
ДИСПЕРСНЫЕ ПОГЛОТИТЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
Б.М. Широков, А.Ф. Корж
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”
Украина
Поступила в редакцию 22.11.2005
В работе представлены результаты расчетов различных конструкций дисперсных структур, в
которых дисперсная фракция помещенная, в диэлектрическую матрицу, представляет собой
микрочастицы, на поверхность которых нанесено металлическое покрытие. Такие
искусственные материалы могут быть использованы как поглотители электромагнитной
энергии.
ФІП ФИП PSE, 2005, т. 3, № 3-4, vol. 3, No. 3-4236
ДИСПЕРСНЫЕ ПОГЛОТИТЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
ными коэффициентами. Коэффициенты оп-
ределялись из условий сшивки решений на
двух границах. Здесь y = ε ⋅k⋅r, k – модуль
волнового вектора, ε – диэлектрическая про-
ницаемость среды, r – радиальная сфери-
ческая координата.
В настоящей работе проведен расчет се-
чений поглощения для случая, когда длина
волны излучения l больше размера шарика
“а”, глубины скин-слоя материала покрытия
δ и толщины покрытия ∆r, т.е.:
λ >> а ≥ δ ≥ ∆r. (1)
Получено выражение для сечения поглоще-
ния волны:
σпогл = (4π/k2)⋅ReS(θ = 0) (2)
и определены доминирующие механизмы по-
глощения. (Здесь S(θ) – амплитудная функция
рассеивающей частицы, θ – угол рассеяния,
k – модуль волнового вектора). При выполне-
нии условия (1) сечение поглощения (2) имеет
вид:
σпогл = (32π2/3)⋅(а/λ)⋅Im(αp + αm)⋅σ 0, (3)
где σ0 = πа2/4, αp и αm – значения поляри-
зуемости частицы, связанные с колебаниями
электрического и магнитного (созданного на-
веденными токами) дипольных моментов.
Для нашего случая эти выражения имеют вид:
Imαp = (9π/4)⋅(δ/λ)⋅(а/∆r), (4)
Imαm = (9/16π)⋅(δ2/а⋅∆r). (5)
Если материал покрытия металл с хорошей
проводимостью 1017 с–1, δ ~ 1 мкм, то магнито-
дипольные потери являются доминирую-
щими.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Таким образом диэлектрический шарик с ме-
таллическим покрытием размером:
а ~ ∆r ~ 1 мкм
либо
а ~ 10 мкм,
∆r ~ 0,1 мкм
является хорошим поглотителем. При этом
сечение поглощения слабо зависит от длины
волны излучения (5), а сферическая сим-
метрия обеспечивает слабую зависимость по-
глощения от угла падения.
Поглотители из таких шариков могут ис-
пользоваться, например, и для изготовления
стенок волноводных систем, где эффект
отражения волны является паразитным [4].
Проведены исследования процессов взаи-
модействия электромагнитной волны с дис-
персной структурой, состоящей из облака та-
ких частиц, помещенных в диэлектрическую
матрицу. Получены оптимальные значения
параметров таких структур, определяющие
эффективное поглощение волны.
Толщина дисперсной структуры d нахо-
дится из условия полного поглощения пада-
ющего излучения:
W0⋅σпогл⋅N⋅d = W0,
т.е. для дисперсной фракции в виде слоистых
шариков имеем
d = (l/2π)⋅(δ2/a⋅∆r)
Здесь N – объемная плотность дисперсной
фракции, W0 = (с/8π)⋅Е0
2 – модуль потока
мощности, а Е0 – амплитуда напряженности
падающей волны. Так, структура, имеющая
параметры:
σ ~ 1017 с–1, а ≈ ∆r ≈ 0,5 мкм,
N ≈ 1012 см–3, d ≈ (3 – 5) мм,
является хорошим поглотителем. Имеется
еще множество конструкционных вариантов
поглощающих структур, позволяющих при-
вести их в соответствие с имеющимися или
разрабатываемыми технологиями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Aden A.L., Kerker M.S. Scattering of electro-
magnetic waves from two concentric spheres//
J. Appl. Phys. – 1951. – T.2, № 10. – C. 1242-
1246.
2. Шифрин K.С. Рассеяние света на двухслой-
ных частицах//Изв. АН СССР, сер. геофизи-
ческая.– 1952.–№2.– С.15-21.
ФІП ФИП PSE, 2005, т. 3, № 3-4, vol. 3, No. 3-4 237
3. Олвер Ф. Асимптотика и специальные функ-
ции.– М.: “Наука”, 1990. – 456 c.
4. Ирюшкина Л.Ф., Воробьева Н.И. Материалы
для внутривакуумных поглотителей СВЧ
энергии //Обзоры по электронной технике.
Серия 6. Материалы. – 1988. – Вып. 9. –
C. 1415-1466.
ДИСПЕРСНІ ВБИРАЧІ
ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ
Б. М. Широков, А. Ф. Корж
У роботі наведено результати розрахунків
різноманітних конструкцій дисперсних структур,
в яких дисперсна фракція, поміщена в діелект-
ричну матрицю, являє собою мікрочастинки, на
поверхні яких нанесено металеве покриття. Такі
штучні матеріали можуть бути використані, як
вбирачі електромагнітної енергії.
DISPERSE ELECTRO-MAGNETIC
WAVE ABSORBERS
B. Shyrokov, A. Korsh
The results of calculations for different disperse
structures, in which disperse fraction located in
dielectric matrix represents macro-particles with
metallic coating deposited on their surface, are
presented in the paper. Such artificial materials can
be used as electro-magnetic energy absorbers.
Б.М. ШИРОКОВ, А.Ф. КОРЖ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98771 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:36:05Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Широков, Б.М. Корж, А.Ф. 2016-04-17T17:39:57Z 2016-04-17T17:39:57Z 2005 Дисперсные поглотители электромагнитных волн / Б.М. Широков, А.Ф. Корж // Физическая инженерия поверхности. — 2005. — Т. 3, № 3-4. — С. 235–237. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98771 533.9.01:539.216.2 В работе представлены результаты расчетов различных конструкций дисперсных структур, в
 которых дисперсная фракция помещенная, в диэлектрическую матрицу, представляет собой
 микрочастицы, на поверхность которых нанесено металлическое покрытие. Такие
 искусственные материалы могут быть использованы как поглотители электромагнитной
 энергии. У роботі наведено результати розрахунків
 різноманітних конструкцій дисперсних структур,
 в яких дисперсна фракція, поміщена в діелектричну матрицю, являє собою мікрочастинки, на
 поверхні яких нанесено металеве покриття. Такі
 штучні матеріали можуть бути використані, як
 вбирачі електромагнітної енергії. The results of calculations for different disperse
 structures, in which disperse fraction located in
 dielectric matrix represents macro-particles with
 metallic coating deposited on their surface, are
 presented in the paper. Such artificial materials can
 be used as electro-magnetic energy absorbers. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Дисперсные поглотители электромагнитных волн Дисперсні вбирачі електромагнітних хвиль Disperse electro-magnetic wave absorbers Article published earlier |
| spellingShingle | Дисперсные поглотители электромагнитных волн Широков, Б.М. Корж, А.Ф. |
| title | Дисперсные поглотители электромагнитных волн |
| title_alt | Дисперсні вбирачі електромагнітних хвиль Disperse electro-magnetic wave absorbers |
| title_full | Дисперсные поглотители электромагнитных волн |
| title_fullStr | Дисперсные поглотители электромагнитных волн |
| title_full_unstemmed | Дисперсные поглотители электромагнитных волн |
| title_short | Дисперсные поглотители электромагнитных волн |
| title_sort | дисперсные поглотители электромагнитных волн |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98771 |
| work_keys_str_mv | AT širokovbm dispersnyepoglotiteliélektromagnitnyhvoln AT koržaf dispersnyepoglotiteliélektromagnitnyhvoln AT širokovbm dispersnívbiračíelektromagnítnihhvilʹ AT koržaf dispersnívbiračíelektromagnítnihhvilʹ AT širokovbm disperseelectromagneticwaveabsorbers AT koržaf disperseelectromagneticwaveabsorbers |