氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性

利用太赫兹时域光谱系统,在0.5~9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究,并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明,在低频（ 2 THz）范围内,氧化镁单晶透过性较好,折射率在3.12~3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大,且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果,分析了晶体中的横向光学声子振动模式,为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。     

离子径迹电光学性质的太赫兹时域光谱

为了深入研究离子径迹的电光学性质,室温下用太赫兹时域光谱（THz-TDS）测量高能重离子辐照的聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）,获得了辐照样品的光学常数。研究发现,在离子沉积能量或离子剂量较高时,辐照PS和PE的吸收系数相比未辐照样品都有显著增加,这是由于辐照产生的碳团聚体对太赫兹波有吸收作用;对折射率而言,辐照PS的折射率增加而辐照PE的折射率降低,这与2种聚合物的结构有关。用有效介质理论提取出辐照聚合物中离子径迹的光学常数,并用Drude-Lorentz模型对其进行拟合,由拟合参数计算出了离子径迹的直流电导率。与常规接触测量法获得的离子径迹的电学参数进行比较,发现2种测量结果的差异是由于沿径迹方向能量沉积的不均匀性造成,THz-TDS测量结果更能反映高能量沉积区域物质的电学性质。     

针对太赫兹波段介电参数测量的宽带准光系统

该文针对太赫兹波段材料的介电参数提取的需求,利用准光学技术设计了一套宽带介电参数测量系统并讨论了自由空间的介电参数提取方法。通过平面扫描的方法验证了系统电磁传输特性。结果表明,准光系统的近场参数与设计结果相吻合。利用石英硼化玻璃和水样品进行了测试,并利用数值方法对介电参数进行提取。测试结果表明,利用准光方法测试所得到的介电参数与典型值相吻合,进一步验证了该方法的有效性。      

利用反向有效介质理论研究CB/HDPE复合导电体系太赫兹波段的介电性质

通过熔融共混然后压片的方法将碳黑(CB)颗粒分散在对太赫兹光透明的高密度聚乙烯(HDPE)基体中,采用太赫兹时域光谱装置测量了该体系的介电信息,首次尝试采用反向有效介质理论,在CB浓度固定、只改变去极化因子的情况下,提取了CB颗粒在该波段的介电常数实部和虚部、折射率和吸收系数等信息.研究发现,从不同浓度的复合体系中提取的数据吻合较好,结合直流电导率测量结果发现去极化因子与体系内部颗粒的浓度和存在状态紧密相关,在逾渗阈值处去极化因子显著降低.采用偶极子弛豫模型对提取的结果进行了理论分析,得到了CB颗粒的弛豫时间、弛豫强度和电导率等信息.     

天然硫化橡胶热氧老化中太赫兹介电谱

天然橡胶制品的老化是其使用中普遍存在的现象,老化的本质是材料本身存在缺陷而容易被外部因素影响。介电谱是表征电介质对电磁波频率或温度的依赖关系,是微观极化的一种宏观体现。参照橡胶热空气老化标准GB/T3512-2014,对天然硫化橡胶在100℃实验箱中进行了1 000余小时热氧实验,研究样品的太赫兹介电谱随老化时间的变化关系。通过跟踪测试,获取了橡胶每24 h在0.2~1.2 THz的复介电常数和损耗角正切值有效数据,根据复介电常数数值可以推导橡胶的极化特点和统计性的微观运动类型,进而分析用太赫兹介电谱表征的天然硫化胶热氧老化过程中分子结构变化和相互的对应关系。由于材料老化的相通性,该结果对研究其他高分子材料的老化也能起到积极的意义。     

太赫兹波段电磁超介质的应用及研究进展

太赫兹波和电磁超介质是电磁学领域关注的热点.太赫兹波与电磁超介质相互作用可以实现对太赫兹波的操纵和调控,有望填补"太赫兹空白".介绍了太赫兹波段电磁超介质的研究进展,包括电磁超介质电磁性能可调谐的实施途径,电磁超介质在太赫兹功能器件方面的应用(调制器/开关、传感器/探测器、滤波器、偏振元件和吸波器),太赫兹波段表面等离...     

太赫兹应用分析和展望

以6G需求为抓手引入了太赫兹技术,介绍了太赫兹的研究背景和国内外研究现状。之后结合太赫兹的频谱范围,对太赫兹频段和毫米波以及红外光进行了详细对比分析,发现了太赫兹特有的一些频谱特性,包括宽带性、低能性、电磁特性和特征谱等,并进一步挖掘基于这些频谱特性的应用,研究表明,太赫兹未来可应用于军事、医疗、检测和通信等诸多领域,对于仍存在的挑战和瓶颈,中国联通将联合产业界一同推动解决,最大化发挥太赫兹应用潜力。     

多孔中药固体片剂孔隙率的太赫兹有效介质模型研究

目前对中药片剂的孔隙测量,一般采用的是具有破坏性的密度测量方法,缺乏无损量化方法。太赫兹辐射能用于无损的提取药物若干光学信息。针对直压型中药片剂,通过太赫兹时域和频域信号处理等不同方法分别计算各种片剂的有效折射率,发现两种方法得到的有效折射率和片剂的孔隙率均呈良好的线性关系。根据有效折射率特性,利用四种有效介质模型提取了中药片剂的孔隙率并进行量化回归,通过交叉验证与相对分析误差（RPD）发现通过时域信号处理的有效折射率得到的孔隙率回归模型解释性与验证准确性更高,其中最佳模型是Bruggeman模型（RPD=11.3325）。为中药多孔粉体制剂工艺优化提供支持。     

葡萄糖与果糖太赫兹吸收谱仿真计算

利用Gaussian软件,选取密度泛函理论(DFT)、哈特里—福克理论(HF)对葡萄糖、果糖的单分子在0～3 THz波段的吸收谱进行仿真计算,并与参考文献中的实验结果进行比对。仿真计算结果验证了利用Gaussian软件进行单分子吸收谱计算的可行性。最后基于密度泛函理论得到的结果分析了不同位置吸收峰对应的分子内振动模式。     

太赫兹技术的发展现状及应用前景分析

简要介绍了太赫兹辐射源和太赫兹探测器,特别是THz量子级联激光器（QCL）和THz量子阱红外光子探测器（QWIP）的原理、特点及研究现状.分析了太赫兹技术工程应用前景及限制因素.指出作用距离是决定太赫兹技术应用的关键因素之一.如果太赫兹辐射在大气对流层内传输时的衰减问题不能得到有效解决,那么太赫兹技术在地面或海上的应用可能受到严重制约.基于机载或星载平台的太赫兹雷达或通信,则具有诱人的应用前景.     

电介质复介电常数的教学和实验

本文从时谐电磁场情况下电介质的电极化物理过程出发,通过理论推导建立了介质损耗与复介电常数的关系。在此基础上,以电容器为例得到了时谐情况下的等效电路,进一步得到电容器中电介质的复介电常数实部和虚部与频率的关系,并通过指导本科生测量电介质介质损耗角正切得到复介电常数的频率特性。     

Defect Engineering in Two Common Types of Dielectric Materials for Electromagnetic Absorption Applications

Dielectric materials are greatly desired for electromagnetic absorption applications. Lots of research shows that conduction loss and polarization are two of the most important factors determining complex permittivity. However, the detailed dissipation mechanisms for the improved microwave absorption performance are often based on semiempirical rules, lacking practical data relationships between conduction loss/polarization and dielectric behaviors. Here, a strategy of introducing point defects is used to understand such underlying relationships, where polarizability and conductivity are adjustable by manipulating oxygen deficiency or heteroatoms. Based on first principles calculations and the applied oxygen‐deficient strategy, dielectric polarization is shown to be dominant in determining the permittivity behaviors in semiconductors. Meanwhile, the presented nitrogen doping strategy shows that conduction loss is dominant in determining the permittivity behavior in graphitized carbon materials. The validity of the methods for using point defects to explore the underlying relations between conduction loss/polarization and dielectric behaviors in semiconductor and graphitized carbon are demonstrated for the first time, which are of great importance in optimizing the microwave absorption performance by defect engineering and electronic structure tailoring.     

Optical and Dielectric Properties of Chalcogenide Glasses at Terahertz Frequencies

Terahertz time‐domain spectroscopy has been used to study the optical and dielectric properties of three chalcogenide glasses: Ge₃₀As₈Ga₂Se₆₀, Ge₃₅Ga₅Se₆₀, and Ge₁₀As₂₀S₇₀. The absorption coefficients α(ν), complex refractive index n(ν), and complex dielectric constants ?(ν) were measured in a frequency range from 0.3 THz to 1.5 THz. The measured real refractive indices were fitted using a Sellmeier equation. The results show that the Sellmeier equation fits well with the data throughout the frequency range and imply that the phonon modes of glasses vary with the glass compositions. The theory of far‐infrared absorption in amorphous materials is used to analyze the results and to understand the differences in THz absorption among the sample glasses.     

生物柴油与石化柴油太赫兹光谱与十六烷值相关性的研究

为了实时监测生物柴油与石化柴油混合物的十六烷值,从二者的分子结构特征入手,利用密度泛函理论计算两种柴油主要成分在太赫兹波段的振动频率,并对振动模式进行指认,初步探讨了太赫兹吸收特性与十六烷值的内在联系。结果表明,生物柴油碳链末端的酯基基团是使生物柴油的太赫兹吸收和十六烷值均高于石化柴油的主要原因,二者随着混合物中生物柴油含量的增加而单调递增。建立起了不同浓度混合燃料太赫兹吸收曲线与十六烷值的对应关系模型,以此可以通过测量两种柴油及混合燃料的太赫兹光谱来预测其十六烷值。     

三组份金属-介质复合体系的弥散结构模型与有效介电函数

本文提出了三组份金属颗粒－介质复合人格绵一种弥散结构模型,推导出其有效介电函数的关系式,利用该关系式可以很方便地求解出多组份复合体系的有效介电函数值,对（Ａｕ,Ａｇ）／ＳｉＯ２三组份复合体系的光吸收系数进行了理论计算,计算结果给出了多共振吸收峰的存在,与实验测量的光吸收谱进行了对比。     

微波与化学反应相互作用中的关键问题讨论

微波作为一种高效的加热方法已经在化工各个领域内广泛应用,但是微波和化学反应的相互作用机理还没有真正被认识,这严重制约了高功率微波在化学工业上的进一步应用.从微波与化学反应相互作用的几个关键问题:化学反应的复等效介电系数,微波加热化学反应的数值模拟以及微波非热效应等方面进行了研究和讨论.这些工作将对相关机理研究提供帮助,并有助于从根本上解决目前微波化工应用中亟待解决的难题.     

Cu掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能和晶界特征

采用传统的固相反应工艺制备了Cu掺杂的CaCu3Ti4O12(Cu-CCTO)陶瓷。采用Schottky热电子发射模型研究了其晶界特征。研究了保温时间对Cu-CCTO陶瓷的介电性能和晶界特征的影响。结果表明:保温时间从1 h延长到30 h,Cu-CCTO陶瓷在100 kHz下的介电损耗保持在0.135,相对介电常数由3 600增至20 000以上。随着保温时间的延长,Cu-CCTO陶瓷的I-V非线性系数由1.8增至3.37,但击穿电场强度却由1 500 V/cm降至约700 V/cm。随着保温时间的延长,Cu-CCTO陶瓷的势垒高度和耗尽层宽度均增加。