Исследование диэлектрических свойств фуллереновых плёно

центральную часть ячейки, а значит изменение паразитной ёмкости при помещении образца минимально. Кроме того, не нужно заботиться о контроле за величиной зазора между электродами - она задаётся толщиной ободка.

3.2  Методика измерений.

При включении в цепь переменного тока, измерительная ячейка с порошком имеет эквивалентную схему, которая может быть представлена как параллельно включённые ёмкостное X_C и активное R сопротивления. Ёмкостное сопротивление расчитывается по формуле, где . Поэтому общее сопротивление (импеданс) по закону параллельного соединения выразится формулой:

.

Диэлектрическая проницаемость плёнки рассчитывается из следующих соображений. Ёмкость пустой измерительной ячейки , где - паразитная ёмкость (ёмкость ободков и ёмкость, обусловленная «вываливанием поля» из рабочей области), С-ёмкость рабочей области. При наличии диэлектрика (фуллереновой плёнки) ёмкость ячейки изменится и станет равной С₁=С+. Из этих формул следует выражение для диэлектрической проницаемости:

                                                         (5).

Ёмкость , и сопротивление R могут быть измерены, например, универсальным L-C-R-измерителем Е 7-8, ёмкость С рассчитывается по формуле плоского конденсатора, которая в системе единиц СИ выглядит так:

                                                                     (6), где S=3,14 см² - площадь рабочей области, d – олщина плёнки.

Таким образом, зная значение С₁, можно узнать значение диэлектрической проницаемости.

Упрощённая  электрическая схема измерений С₁ приведена на рис.5. Генератор частот G

(Г 7-37) даёт действующее значение напряжения U=7,75 В. Последовательно к измерительной ячейке подключается эталонный резистор с известным сопротивлением r.

В эксперименте используется усовершенствоаная схема, представленная на рис 6. В ней учтены внутренние параметры всех приборов и индуктивности соединительных проводов. Эта схема моделируется в программе OrCad. Сначала получают несколько экспериментальных точек зависимости напряжения на резисторе r от частоты генераора, затем в программе строится график этой зависимости. Потом решается обратная задача: считая ёмкость известной, подбираем её так, чтобы смоделированный график совпал с экспериментальным.

3.3  Результаты измерений.

Диэлектрическая проницаемость чистой полистирольнойматрицы составляет 1.88, по табличным данным диэлектрическая проницаемость кристаллического фуллерена равна 2.38. Для фуллеренового композита (фуллереновой плёнки в полистирольной матрице), значение диэлектрической проницаемости составляет 1.91.

4  Анализ погрешностей.

Погрешности ихмерения диэлектрической проницаемости при использовании новой методики составляют 3%. По сравнению со старой методикой (погрешность составляет 13%), где использовалась упрощённая схема измерений (подробнее в отчёте о курсовой работе на молекулярном практикуме «Изменение электрических свойств порошка ультрадисперсных алмазов при охлаждении его до температуры кипения жидкого азота»), новая знчительно точнее.

5  Обсуждение результатов.

Диэлектрическая проницаемость чистой полистирольной матрицы отличается от табличной. Это может быть связано с тем, что у нас используется нечитстый полистирол.

Диэлектрические свойства композита получились промежуточными, это говорит о том, что матрица из полистирола выбрана неудачно.

6  Выводы.

В результате измерения диэлектрической проницаемости полистирола и его композита с фуллереновой плёнкой установлено, что предполагаемые экстремальные