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研究生:鄭智仁
研究生(外文):Zhi-Ren Zheng
論文名稱:量測金屬奈米顆粒在微波頻段下之介電常數
論文名稱(外文):The measurement of dielectric constants of metallic nanoparticles in microwave frequency
指導教授:呂助增
指導教授(外文):Juh-Tzeng Lue
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:奈米顆粒微波介電常數
外文關鍵詞:nanoparticlesilvermicrowavedielectric constant
相關次數:
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介電常數是描敘材料性質的一個重要的物理參數,本實驗主要是在量測金屬奈米顆粒在微波頻段的介電常數,實驗中是利用介質共振腔的方式來量測其介電常數,但由於金屬奈米顆粒的凝聚效應會造成對電磁波的強大吸收而無法量測。因此,在樣品的製作過程中,加入氧化鋁粉末來分散金屬奈米顆粒。另外,亦加入石蠟來隔絕空氣中的水分,以避免對實驗所造成的誤差。
本論文主要分為五章。第一、二章主要為對金屬奈米顆粒的介電性質和實驗架構的一些簡介。第三章主要是介紹實驗的理論,其中包括如何利用量測到的共振頻率和Q值,來得到介電常數的實部和虛部;並且利用等效介質理論來分離出金屬的介電常數。第四章主要是介紹實驗的流程和實驗中幾個較重要的步驟,像是如何利用蒸鍍法來得到金屬奈米顆粒;如何擺放耦合天線來激發共振模態等。最後一章主要是實驗的結果和討論,在實驗結果中我們也看到金屬奈米顆粒的平均顆粒大小不同時,對介電常數所造成的影響。這是異於以往金屬塊材的不同性質。最後附錄則是介紹如何利用X-Ray,來量測金屬奈米顆粒的平均顆粒大小。
第一章 緒論 1
1.1 奈米顆粒 1
1.2 微波頻段下的金屬奈米顆粒介電常數 2
1.3 實驗簡介 2

第二章 奈米介電理論簡介 3
2.1 久保理論 3
2.2 金屬奈米顆粒之光學性質 4

第三章 介質共振腔基本理論 8
3.1共振腔電磁場理論的推導 8
3.1.1 TM模態 9
3.1.2 TE 模態 14
3.2等效介質理論 17
3.2.1 Effective Medium Theory , EMT 17
3.2.2 Effective Medium Approximation , EMA 20

3.3 介電常數虛部求法 23
3.3.1 Q值定義 23
3.3.2 QL轉換成Q0 24
3.3.3 Q值與介電常數虛部的關係 27

第四章 實驗的操作 31
4.1金屬奈米顆粒的製作 32
4.2介電質樣本的製作 34
4.3耦合天線的位置 35

第五章 實驗結果與分析 38
5.1石蠟介電係數的量測結果 39
5.2 氧化鋁粉末介電係數的量測結果 40
5.3銀奈米顆粒的介電常數 41
附錄 46
參考資料 49
第一章
[1] Y.Kobayashi and M.Katoh,“Microwave measurement of dielectric properties of low-loss materials by the dielectric rod resonator method”,IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,Vol.MTT-33,July(1985),pp.586-589
[2] B.W.Hakki and P.D.Coleman,“A dielectric resonator method of measuring inductive capacities in the millimeter range”,IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,Vol.MTT-8,July (1960),pp.402-410
[3] W.E.Courtney,“Analysis and evaluation of a method of measuring the complex permittivity and permeability of microwave insulators”,IEEE Trans.Microwave Theory Tech,Vol.MTT-18,Aug (1970),pp.476-485

第二章
[1] 羅吉宗、戴明鳳、林鴻明、鄭振宗、蘇程裕、吳育民 編著,“奈米科技導論”,全華出版社,台北市,2003,p2-11~2-15
[2] W.C.Huang and J.T.Lue,“Quantum size effect on the optical properties of small metallic particles”,Phys Rev B Vol.49,pp.17279-17285
[3]呂助增, “固態電子學”, 明文書局,台北市,1996,p.291~300

第三章
[1] Robert S.Elliott ,”An Introduction to Guided Waves and Microwave Circuits ”,Prentice Hall,Los Angeles,1993,p37
[2] Robert S.Elliott,”An Introduction to Guided Waves and Microwave Circuits ”,Prentice Hall,Los Angeles,1993,p35
[3] Tuck C. Choy.,“Effective Medium Theory: Principles and Applications”, Oxford University Press, New York,1999,p.1~19
[4] Tuck C. Choy.,“Effective Medium Theory: Principles and Applications”,Oxford University Press, New York,1999,p.12
[5] Tuck C. Choy., “Effective Medium Theory: Principles and Applications”,Oxford University Press, New York, 1999,p.53~56
[6] David K. Cheng, “Field and Wave Electromagnetics”,2nd Edition, Addison-Wesley,1989,New York, CH7、 CH 9 ~ CH10
[7] David M. Pozar,“Microwave Engineering”, 2nd Edition, Wiley pub. Co., New York, 1998
[8] 郭仁財譯, “微波工程”,第2版,高立圖書,台北縣,2003, p784
[9] 傅坤福,“介質共振器,儀器總覽5,材料分析儀器”,行政院國家科學發展委員會精儀中心出版,新竹市,1998 ,P82
[10] John. D. Jackson,“Classical Electrodynamics”, 3rd Edition, Wiley pub. Co., New York, 1999, P264~266

第四章
[1] 羅吉宗、戴明鳳、林鴻明、鄭振宗、蘇程裕、吳育民 編著“奈米科技導論”,全華出版社,台北市,2003,p3-12~3-20

第五章
[1] 郭仁財譯, “微波工程”,第2版,高立圖書,台北縣,2003,p.784

附錄
[1] 林正雄,“儀器總覽5 材料分析儀器”,行政院國家科學發展委員會精儀中心出版,新竹市,1998,P90~93
[2] 林正雄,“粒徑分析儀”, 科儀新知第二十二卷第二期, 行政院國家科學發展委員會精儀中心出版,新竹市,1998 ,p.9~13
[3] E. W. Nuffield, “X-Ray Diffraction Methods”,Wiley pub. Co,New York,1966,p.146~149
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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