Prototypen
 

 
Modularer Dielektrik-Messplatz
 

Die Charakterisierung von Werkstoffen über die DMA wird speziell für polymere Werkstoffe durch die dielektrische Analyse (DEA) erweitert. Als wichtiges Werkzeug liefert auch sie ergänzend Aufschlüsse über Phasenübergänge, Relaxationsprozesse, Dipolmomente sowie elektronische wie auch ionische Leitfähigkeit. Analog zu den komplexen Modulen in der mechanischen Spektroskopie beschreibt die komplexe Dielektrizitätszahl epsilon* = epsilon' - i epsilon'' das energetisch reversible und dissipative dielektrische Verhalten einer Probe. Der dielektrische Verlustfaktor tan(delta) = epsilon'' / epsilon' wird apparativ aus der Phasenbeziehung zwischen dem anliegenden elektrischen Feld und dem Ladestrom des Probenkondensators ermittelt. Dielektrika mit sehr guten dielektrischen Eigenschaften, d. h. kleinem Verlustwinkel, besitzen einen Verlustfaktor in der Größenordnung von 10E-4, wodurch eine Phasenauflösung der Messapparatur von besser als 1×10E-4 rad gefordert wird.

Als Streuung ist eine Phasenunsicherheit von ca. 2×10E-4 rad zu entnehmen. Zugeschnitten für den Laboreinsatz wurde das Dielektrik-Spektrometer im Hinblick auf spätere Optimierungen, Umbauten oder Ergänzungen als modulares Gerät konzipiert. Es erfaßt den Frequenzbereich von 10 mHz bis 1 MHz vollständig und ist mit einer Temperiermöglichkeit von -150 °C bis 250 °C ausgestattet. Als Ergebnis umfangreicher Auswertealgorithmen wird bereits während der Messung die komplexe Dielektrizitätszahl epsilon* = epsilon' - i epsilon'', sowie der daraus resultierende Verlustfaktor tan(delta) dargestellt. Bereichsumschaltungen sowie die Steuerung sämtlicher Meßparameter werden von einem Rechner vorgenommen. Im Rechner erfolgt zudem die eigentliche Messung mittels einer schnellen 2-kanaligen AD-Wandlerkarte, wohingegen im Tischgerät die analoge Signalaufbereitung stattfindet. Damit ermöglicht es dieses Konzept, durch geringe Anpassungen den Aufbau auch anderen Spektrometeranwendungen bereitzustellen.

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