Triple-Mode Cavity Perturbation Method for the Characterization of Anisotropic Media

2008 ◽  
Author(s):  
Alexander Gaebler ◽  
Felix Goelden ◽  
Stefan Mueller ◽  
Rolf Jakoby
Keyword(s):  
Perturbation Method ◽  
Anisotropic Media ◽  
Cavity Perturbation ◽  
Triple Mode

Physical Ultrasonics of Composites

2011 ◽  
Author(s):  
Dale Chimenti ◽  
Stanislav Rokhlin ◽  
Peter Nagy
Keyword(s):  
Composite Laminates ◽  
Stiffness Matrix ◽  
Composite Plates ◽  
Anisotropic Media ◽  
Anisotropic Materials ◽  
Ultrasonic Waves ◽  
Laminated Plates ◽  
Structure Characteristic ◽  
Major Advance

Physical Ultrasonics of Composites is a rigorous introduction to the characterization of composite materials by means of ultrasonic waves. Composites are treated here not simply as uniform media, but as inhomogeneous layered anisotropic media with internal structure characteristic of composite laminates. The objective here is to concentrate on exposing the singular behavior of ultrasonic waves as they interact with layered, anisotropic materials, materials which incorporate those structural elements typical of composite laminates. This book provides a synergistic description of both modeling and experimental methods in addressing wave propagation phenomena and composite property measurements. After a brief review of basic composite mechanics, a thorough treatment of ultrasonics in anisotropic media is presented, along with composite characterization methods. The interaction of ultrasonic waves at interfaces of anisotropic materials is discussed, as are guided waves in composite plates and rods. Waves in layered media are developed from the standpoint of the "Stiffness Matrix", a major advance over the conventional, potentially unstable Transfer Matrix approach. Laminated plates are treated both with the stiffness matrix and using Floquet analysis. The important influence on the received electronic signals in ultrasonic materials characterization from transducer geometry and placement are carefully exposed in a dedicated chapter. Ultrasonic wave interactions are especially susceptible to such influences because ultrasonic transducers are seldom more than a dozen or so wavelengths in diameter. The book ends with a chapter devoted to the emerging field of air-coupled ultrasonics. This new technology has come of age with the development of purpose-built transducers and electronics and is finding ever wider applications, particularly in the characterization of composite laminates.

Ανθρακοθερμική αναγωγή καθαρών οξειδίων μετάλλων και μεταλλευμάτων με τη χρήση μικροκυματικής ακτινοβολίας

2014 ◽  
Author(s):  
Μιχαήλ Σαμούχος
Keyword(s):  
Perturbation Method ◽  
Cavity Perturbation

Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η συμβολή στην εμβάθυνση της διερεύνησης χρήσης της μικροκυματικής ακτινοβολίας, ως πηγή ενέργειας, στην ανθρακοθερμική αναγωγή καθαρών οξειδίων των μετάλλων, μεταλλευμάτων καθώς και μεταλλουργικών καταλοίπων. Συγκεκριμένα εξετάζεται η αναγωγή: καθαρού οξειδίου του χαλκού (CuO), ενός χαλκούχου ανθρακικού μεταλλεύματος, μεταλλεύματος αιματιτικού λατερίτη και ερυθράς ιλύος. Σε κάθε περίπτωση μελετώνται οι συνθήκες υπό τις οποίες πραγματοποιούνται οι αναγωγικές αντιδράσεις (θερμοκρασία, ρυθμός θέρμανσης, σύσταση αναγωγικής ατμόσφαιρας), ο βαθμός αναγωγής συναρτήσει του χρόνου καθώς και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων προϊόντων.Αρχικά, μελετήθηκε η θερμική συμπεριφορά στη μικροκυματική θέρμανση και η αναγωγή καθαρού οξειδίου του χαλκού (CuO) και ενός χαλκούχου ανθρακικού μεταλλεύματος μαλαχίτη [Cu2CO3(OH)2]. Διαπιστώθηκε ότι οι διηλεκτρικές επιτρεπότητες των υλικών συναρτήσει της θερμοκρασίας, και ιδιαίτερα η φανταστική επιτρεπότητα ε΄΄(Τ), καθορίζουν το ποσό της απορροφώμενης μικροκυματικής ισχύος και συνακόλουθα το ρυθμό θέρμανσης και τη μέγιστη θερμοκρασία που επιτυγχάνεται. Οι διηλεκτρικές ιδιότητες μετρήθηκαν με τη μέθοδο διαταραχής κοιλότητας (cavity perturbation method). Ο ρυθμός αναγωγής του CuO εξετάστηκε συναρτήσει τεσσάρων παραγόντων: (α) της παρεχόμενης μικροκυματικής ισχύος, (β) του είδους του στερεού αναγωγικού μέσου, (γ) της περιεκτικότητας του συμπυκνώματος CuO-αναγωγικού μέσου σε άνθρακα, και (δ) της κοκκομετρίας του αναγωγικού μέσου. Διαπιστώθηκε ότι πλήρης αναγωγή CuO μάζας 10 g προς μεταλλικό χαλκό επιτυγχάνεται ύστερα από 240 s θέρμανσης σε παρεχόμενη ισχύ 800 W, 100% περίσσεια σε άνθρακα και με τη χρήση λιγνίτη ως αναγωγικό μέσο. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής μελετήθηκε η αναγωγή ενός μεταλλεύματος αιματιτικού νικελιούχου λατερίτη από το επιφανειακό μεταλλείο του Αγίου Ιωάννη Λοκρίδας. Η χρήση περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ και φασματοσκοπίας Mössbauer στα ανηγμένα δείγματα έδειξε τη γρήγορη αναγωγή του αιματίτη κατά κύριο λόγο προς μεταλλικό σίδηρο (Fe-Ni) και δευτερευόντως προς φάσεις δισθενούς σιδήρου όπως σπινέλιους, φαυαλίτη και φεροσσιλίτη. Ο βαθμός αναγωγής του λατερίτη εξετάστηκε συναρτήσει του χρόνου θέρμανσης, της παρεχόμενης ισχύος, της μάζας του δείγματος και της περίσσειας του στερεού άνθρακα. Υπολογίστηκε ότι ο μέγιστος βαθμός αναγωγής για μίγμα μάζας 13.5 g προσεγγίζει το 69% και επιτυγχάνεται ύστερα από 480 s θέρμανσης σε ισχύ 800 W και προσθήκη 100% περίσσειας άνθρακα. Στο τρίτο μέρος της διατριβής μελετήθηκε η αναγωγή (αναγωγική φρύξη) ερυθράς ιλύος, η οποία αποτελεί το κύριο μεταλλουργικό κατάλοιπο της βιομηχανίας αλουμινίου. Η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε περιελάβανε την ανθρακοθερμική αναγωγή της ερυθράς ιλύος με χρήση λιγνίτη ως αναγωγικού μέσου ακολουθούμενη από υγρό μαγνητικό διαχωρισμό των ανηγμένων δειγμάτων με σκοπό την παρασκευή ενός πλούσιου σε σίδηρο συμπυκνώματος. Το βέλτιστο συμπύκνωμα που παράχθηκε περιείχε 35.15 % w/w σε σίδηρο με βαθμό μεταλλοποίησης 69.3%. Το αρχικό δείγμα της ερυθράς ιλύος όσο και τα μαγνητικά και μη μαγνητικά κλάσματα που προέκυψαν ύστερα από την αναγωγή και το μαγνητικό διαχωρισμό αναλύθηκαν ως προς τις συγκεντρώσεις των ραδινουκλιδίων τους. Ευρέθηκε η παρουσία των φυσικής προέλευσης ραδιονουκλιδίων: 226Ra, 228Ra, 238U, 228Th, 232Th και 40K σε μερικές συγκεντρώσεις μικρότερες των 1000 Bq.kg. Ωστόσο, η συνολική συγκέντρωση των ραδιονουκλιδίων στο μαγνητικό κλάσμα υπερβαίνει το όριο των 1000 Bq.kg, ισούται με 1631 Bq.kg, που τίθεται για τη χρήση ενός υλικού ως πρώτη ύλη στη βιομηχανία του χυτοσιδήρου. Στο τελευταίο μέρος της διατριβής έγινε προσπάθεια θεωρητικής προσέγγισης του φαινομένου της θέρμανσης μεταλλεύματος αιματιτικού λατερίτη εντός ενός μικροκυματικού φούρνου χρησιμοποιώντας το λογισμικό MathCad 11. Εξετάστηκε η επίδραση που έχουν η παρεχόμενη από την πηγή ισχύς καθώς και η μάζα, η κοκκομετρία και το σχήμα του δείγματος στο ρυθμό θέρμανσης.

scholarly journals Complex Permittivity Measurement of High-Loss Biological Material with Improved Cavity Perturbation Method in the Range of 26.5–40 GHz

Electronics ◽  
2020 ◽  
Vol 9 (8) ◽  
pp. 1200
Author(s):  
Jialu Ma ◽  
Zhe Wu ◽  
Qiong Xia ◽  
Shaomeng Wang ◽  
Jingchao Tang ◽  
...  
Keyword(s):  
Dielectric Loss ◽  
Perturbation Method ◽  
Cancer Cells ◽  
Complex Permittivity ◽  
Dielectric Constants ◽  
Rectangular Cavity ◽  
Ka Band ◽  
High Loss ◽  
Cavity Perturbation ◽  
High Dielectric

In this paper, we performed and designed a new rectangular cavity to identify and analyze the complex permittivity of two cancer cells (Breast-MDA231, Uveal melanoma) that have a high dielectric constant and dielectric loss. The rectangular cavity device is based on the improved cavity perturbation technology. The sample of the improved cavity perturbation device is placed at the position of a/n close to the wall of the cavity, where a is the wide side of the cavity and n is the positive even number. For high-loss biological materials, the improved cavity perturbation method has higher accuracy than the traditional cavity perturbation method. The results present that the relative dielectric constants of a single cell at Ka-band (26.5–40 GHz) are in the range 8–15, and the relative dielectric loss is 24–31. The information of the cancer cells at Ka-band waves can be helpful for further cancer detection and clinical treatment.

scholarly journals Lipid droplet detection by the cavity perturbation method

2011 ◽  
Vol 307 ◽  
pp. 012021 ◽  
Author(s):  
R T Blakey ◽  
A Mason ◽  
C E Rolph ◽  
G Bond ◽  
A I Al-Shamma'a
Keyword(s):  
Perturbation Method ◽  
Lipid Droplet ◽  
Cavity Perturbation
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document