Das dielektrische Verhalten binärer Oxydgläser in Mikrowellengebiet zwischen -100 und 900 °C

Abstract

Die komplexe Dielektrizitätskonstante von Alkalisilikat- und -boratgläsern und einem Phosphatglas wurde in Abhängigkeit von der Temperatur, der Frequenz (9000 bis 34000 MHz), der Alkaliart und -konzentration gemessen (Kurzschlussmethode und Interferometeranordnung). Die elektrischen Eigenschaften werden auch im Mikrowellengebiet durch die Netzwerkwandler bestimmt; der sterische Fakter (Platzwechsel) tritt aber völlig zurück gegenüber dem Einfluss der Bindungsfestigkeit der Alkaliionen und der Netzwerkfestigkeit. Dielektrizitätskonstante und tgδ nehmen mit steigender Temperatur zu. Ihre Temperaturkoeffizienten wachsen im Einfrierbereich stark an. tgδ zeigt eine Grunddämpfung, die sich dem Netzwerk des Glases zuschreiben lässt, die in Übereinstimmung mit anderen thermodynamischen Eigenschaften ein Maximum für die Einfriertemperatur zeigt, welches wegen der hohen Messfrequenz zu Temperaturen bis 800 °C verschoben ist. Der Grunddämpfung überlagert sich im unteren Temperaturbereich Dämpfung durch "Biegungspolarisation" von Netzwerkteilen. Diese steigt bei Zimmertemperatur mit wachsender Frequenz und verschiebt sich mit steigender Frequenz zu höheren Temperaturen. Sie ist demnach einem Relaxationsmechanismus zuzuordnen. Sie scheint mit den im MHz-Gebiet bei tiefen Temperaturen gefundenen "Deformationsverlusten" identisch zu sein. Ein einfacher mathematischer Ansatz für den Beitrag der Biegungspolarisation, die ein Charakteristikum flexibler, d. h. flüssigkeitsähnlicher Strukturen ist, gibt das Anwachsen der Polarisation mit der Temperatur und den flachen Verlauf der Dispersionskurven in Abhängigkeit von der Temperatur annähernd wieder.