一种基于微波扫频的液态分子半径测量方法

文档序号:6234630阅读:177来源:国知局
一种基于微波扫频的液态分子半径测量方法
【专利摘要】一种基于微波扫频的液态分子半径测量方法,包括步骤一,基于透射的方法利用矢量网络分析仪和宽频带天线对液态物质进行扫频,确定该物质的最佳吸收频率点f;步骤二,根据德拜理论,一定频率的电磁波透过待测液体时其介质损耗最大时对应的条件是ωτ=1,其中τ为液体的极化弛豫时间,据此可以得到待测液体的极化弛豫时间;步骤三,根据弛豫时间的计算公式τ=4πηa3/kT,并带入待测液体在特定温度下的粘度值η即可得到液体分子的半径。有效提高了数据的精确性。
【专利说明】-种基于微波扫频的液态分子半径测量方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于测试测量领域,具体涉及一种基于微波扫频的液态分子半径测量方 法。

【背景技术】
[0002] -个分子大小的数量级是一个非常微小的尺寸,能够找到一种简便有效的方法测 出分子的大小,从而对分子的数量级有一个清楚的认识是很有意义的。
[0003] 目前,国内外有关测量分子半径的方法主要有两种:第一种是中学物理常见的油 膜法;第二种是根据爱因斯坦理论,利用溶液中溶质分子的大小与溶液和纯溶剂中的内摩 擦系数的关系来求得液态分子半径的大小。第一种方法对操作细节要求比较高,如溶液的 配制、一滴溶液体积的测量、撒粉的厚度及均匀程度的把握等,操作规程步骤繁、难度大,因 而成功率比较低。第二种方法由于液体的内摩擦系数受温度的影响较大,但其并没有准确 说明对温度的关系如何。


【发明内容】

[0004] 本发明旨在解决现有测量方法中液态分子半径测量操作步骤繁琐、测量精度低的 问题,提供一种能够有效提高测量精度的基于微波扫频的液态分子半径测量方法。
[0005] 本发明提出的基于微波扫频的液态分子半径测量方法是根据德拜理论得到的,由 德拜理论可知,介电常数具有复数形式,其虚数部分称为损耗因子,一定频率的电磁波透过 待测液体时其介质损耗最大时对应的条件是ω τ = 1,其中τ为液体的极化弛豫时间。 据此,基于微波扫频的方法确定待测液体的最佳吸收频率点后便可得到液体的极化弛豫时 间。最后,根据液体的弛豫时间与液体分子半径之间的关系即可得到待测液体的分子半径。
[0006] 根据德拜理论求得液体的分子半径是一种比较新颖的方法,目前没有发现于此类 似的方法。
[0007] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0008] 本发明通过微波扫频的方法确定待测液体的最佳吸收频率点,并根据德拜理论得 到待测液体的极化弛豫时间,进而得出待测液体的分子半径。解决了现有技术中操作繁琐、 难度大、精度不高的问题。 具体实施方案
[0009] 下面详细说明本测量方法的【具体实施方式】,包括如下步骤:
[0010] 步骤一,利用矢量网络分析仪、宽频带发射天线及接收天线搭建微波扫频系统,利 用该装置系统对液态物质进行扫频,确定该物质的最佳吸收频率点f;
[0011] 步骤二,根据德拜理论确定待测液体的极化弛豫时间
[0012] 德拜弛豫方程如下式所示:
【权利要求】
1. 一种基于微波扫频的液态分子半径测量方法,其特征在于,所述方法包括以下步 骤: 步骤1,利用矢量网络分析仪和宽频带天线对液态物质进行扫频,确定该物质的最佳吸 收频率点f; 步骤2,根据德拜理论确定待测液体的极化弛豫时间 德拜弛豫方程如下式所示:
ε\(ω)与ε " ^ω)分别为介电常数的实部和虚部。其中,、为静介电常数,ε " 为光频介电常数。ε" Jco)随频率变化的关系反映了介质的损耗,由德拜方程可知一定 频率的电磁波透过待测液体时其介质损耗最大时对应的条件是ω τ =1,其中τ为液体的 极化弛豫时间,最终可以得到待测液体的弛豫时间τ =1/2 π f。 步骤3,确定待测液体分子的半径 弛豫时间的计算公式如下: τ = 4 π n a3/kT 式中,n为待测液态物质的粘滞系数,k为玻尔兹曼常数,T为温度,a为待测液体的分 子半径。根据步骤2得到的待测液体的弛豫时间,并带入待测液体在特定温度T下的粘滞 系数即可得到待测液体的分子半径。
【文档编号】G01B15/00GK104121873SQ201410344406
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】陈波, 许欣, 庞晓凤, 唐清悟, 黄皖菁, 蒋元俊, 陈思旭, 杜星星, 苗菁, 骆无穷, 唐璞 申请人:电子科技大学
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