Magnetic Dispersion at Microwave Frequencies

Hodsman, G F; Eichholz, Geoffrey G.; Millership, R

doi:10.1088/0370-1301/62/6/305

Cited by 18 publications

(3 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Other attempts were proposed, by invoking differences in the superficial regions of a ferromagnetic material [20], together with relaxation models analogous to the Debye model for dielectric materials, as done by Becker. This latter model was shown in [18], [22] not to reproduce the actual frequency evolution of µ r , which was found to be slower than predicted. More accurate models were presented later, e.g., accounting for inter-domain friction, but were not considered completely satisfying.…”

Section: B Magnetic Permeabilitymentioning

confidence: 75%

Power Dissipation in Reverberation Chamber Metallic Surfaces Based on Ferrous Materials

Cozza

Monsef

2019

IEEE Trans. Electromagn. Compat.

View full text Add to dashboard Cite

Models predicting the composite quality factor (QF) of a reverberation chamber (RC) consider, among several potential contributors, dissipation in its metallic boundaries. The related partial quality factor, Qw, is of fundamental importance, as it controls the asymptotic high-frequency behavior of an RC and, ultimately, its ability to generate high-intensity fields. Yet, the current model has been known to overestimate in certain cases the composite QF by up to several dB. This paper provides insight into the causes of these disagreements by introducing generalized models of dissipation in ferrous materials found in RCs, by first acknowledging that their magnetic permeabilities are complex quantities, which is shown to theoretically boost dissipation well beyond the GHz range. A more general dissipation model is presented, taking into account the layered nature of steel plates. Among its predictions, confirmed by experiments, are extra losses from steel surfaces in the lower frequency range and the linear increase in Qw over the GHz range, as opposed to a squareroot dependence expected for homogeneous bulk metals. Metallic coating layers, originally introduced to protect steel plates, have therefore a more fundamental role to play, controlling dissipation levels by reducing interactions with ferrous materials and should therefore be designed accordingly.

show abstract

Section: B Magnetic Permeabilitymentioning

confidence: 75%

Power Dissipation in Reverberation Chamber Metallic Surfaces Based on Ferrous Materials

Cozza

Monsef

2019

IEEE Trans. Electromagn. Compat.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Известны попытки оценить СВЧ магнитную проница-емость металла по потерям в металлических сетках [1], по зависимости добротности резонатора от внешнего магнитного поля [2], по потерям в коаксиальной линии передачи из исследуемого металла [3]. В этих работах исследовались разные металлы, а полученные оценки µ относятся к отдельным далеко разнесенным частотным точкам и плохо согласуются друг с другом.…”

Section: Introductionunclassified

Определение Сверхвысокочастотной Магнитной Проницаемости Альсифера Из Измеренной Проницаемости Композитных Материалов

Старостенко¹,

Розанов²,

Ширяев³

et al. 2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

По частотным зависимостям диэлектрической и магнитной проницаемостей композитных материалов, состоящих из порошка альсифера (сплава AlFeSi) и парафиновой матрицы, восстановлена магнитная проницаемость сплава. Измерения проницаемостей проведены в коаксиальной линии в диапазоне частот 0.05−20 GHz. Рассмотрено влияние на СВЧ магнитные свойства композитов концентрации, формы и размера частиц порошка. Получено хорошее согласие результатов измерений с формулой Максвелла−Гарнетта, обобщенной с учетом формы частиц, порога протекания и скин-эффекта. Найденные при этом размеры частиц согласуются с данными электронной микроскопии и гранулометрии. И частота, и добротность линии ферромагнитного резонанса для пластинчатых частиц оказываются выше, чем для сферических. Показано, что порошки альсифера являются перспективным наполнителем для радиопоглотителей.Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 16-19-10490 ВведениеПри проектировании различных высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) устройств необ-ходимо знать магнитные свойства используемых мате-риалов. В металлы электромагнитное поле проникает лишь на глубину скин-слоя, составляющую на СВЧ доли микрона, поэтому частотные зависимости магнит-ной проницаемости µ металлов до настоящего времени оценивались лишь по свойствам тонких пленок.Известны попытки оценить СВЧ магнитную проница-емость металла по потерям в металлических сетках [1], по зависимости добротности резонатора от внешнего магнитного поля [2], по потерям в коаксиальной линии передачи из исследуемого металла [3]. В этих работах исследовались разные металлы, а полученные оценки µ относятся к отдельным далеко разнесенным частотным точкам и плохо согласуются друг с другом.Оценки высокочастотной проницаемости ферромаг-нетика по измерениям магнитной проницаемости ком-позита, наполненного дисперсными частицами металла (двухфазной механической смеси из порошка наполни-теля и полимерного связующего), появились позднее в связи с развитием теории эффективных свойств неодно-родных материалов. Так, в работе [4] получена оценка магнитной проницаемости железа из измеренных про-ницаемостей композитов со сферическими частицами железа. Для этой оценки была использована формула Максвелла-Гарнетта [5]. В результате получено, что получаемая магнитная проницаемость наполнителя зави-сит от того, композит с какой концентрацией включений был выбран для анализа данных. Очевидно, что этот результат связан с выходом за границы применимости использованной формулы смешения. В работе [6] собственная магнитная проницаемость частиц альсифера восстановлена из измеренной про-ницаемости композитов, наполненных частицами этого сплава, с использованием приближения Винера [7], ко-торое применимо лишь при малом контрасте свойств компонентов смеси.Известны работы [8,9], в которых подобные оценки проведены с применением теории эффективной сре-ды (ТЭС или обобщенной формулы Брюггемана для симметричной смеси [10]). Справедливость применения формулы ТЭС была обоснована в этих работах лишь тем, что измеренн...

show abstract

“…Although this is well below the microwave regime, measurements at these frequencies give an insight into the presence of a magnetic fraction. The permeability of ferromagnetic materials is known to decrease sharply in the microwave regime (Hodsman, Eichholz & Millership 1949;Kittel 1946). However, this means that measurements at RF frequencies will exaggerate the permeability of microwave frequencies and make identification of particles heating due to strong interactions with the magnetic field easier.…”

Section: Magnasat Device and Measurement Proceduresmentioning

confidence: 99%

Novel techniques in ore characterisation and sorting

Genn¹

View full text Add to dashboard Cite

Ore sorting is becoming increasingly important to the minerals industry but is a difficult technology to apply effectively to many ore types. Microwave excitation and infrared detection (MW/IR) is a potential new sensor technology for sorting copper sulphide ores.This technology utilises the high dielectric permittivity of copper sulphide minerals and relatively low dielectric properties of gangue minerals to selectively heat copper rich particles and thereby gauge particle grade from temperature. To date, the dielectric properties of minerals and the role of mineral structures within particles are not fully understood and can vary significantly from deposit to deposit due to differences in geochemistry and genesis.These variations in mineralogy and dielectric properties can mean that some ores are unsuitable for sorting. The aim of this thesis is to develop a characterisation methodology to assess the suitability of ores for MW/IR based sorting from small sets of particles.The microwave heating of six different ores, chosen to represent a range of minerals and mineral textures, was characterised using randomly split particles, a domestic microwave oven and thermal imaging. The dielectric properties of core and powder subsamples of particles from four ores were then measured using a resonant cavity perturbation experiments at The University of Nottingham. Three effects were identified that may influence the observed relationship between microwave heating and dielectric properties: strong interaction with the magnetic field, mineral structures and sulphide heterogeneity in samples. These effects were investigated using radiofrequency magnetic permeability measurements, rotation of rock cylinders in a rectangular waveguide resonant cavity and automated scanning electron microscopy (MLA). The modal mineralogy of ore samples was measured using MLA while geochemistry was investigated using electron probe microscopy. The dielectric properties of mineral groups were then calculated using systems of linear equations based on the LandauLifschitz-Looyenga mixture equation as well as modal mineralogy and dielectric property data. Finally, numerical simulations of microwave heating were performed using data on mineralogy, mineral dielectric properties and variability in particle heating to determine to assess the potential of rocks types for sorting.ii MW/IR characterisation showed that quartzite, monzonite and skarn ores have distinct particle temperature distributions and that variation in the pixel temperatures of individual particle surfaces might be useful in distinguishing particle petrology. A power law was found to describe the relationship between microwave heating and dielectric loss tangent (R 2 = 79%) although a good fit could be achieved with a linear relationship (R 2 = 89%) when specific, termed anomalous, particles were excluded. Magnetic permeability measurements indicated that there was no significant difference in permeability between normal and anomalously heating particles. Changes in cavity per...

show abstract

Magnetic Dispersion at Microwave Frequencies

Cited by 18 publications

References 15 publications

Power Dissipation in Reverberation Chamber Metallic Surfaces Based on Ferrous Materials

Power Dissipation in Reverberation Chamber Metallic Surfaces Based on Ferrous Materials

Определение Сверхвысокочастотной Магнитной Проницаемости Альсифера Из Измеренной Проницаемости Композитных Материалов

Novel techniques in ore characterisation and sorting

Contact Info

Product

Resources

About