[发明专利]一种基于微波扫频的液态分子半径测量方法

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。

主权项

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：${\mathrm{\ϵ}}_r^{\′}\left(\mathrm{\ω}\right)={\mathrm{\ϵ}}_{\∞}+({\mathrm{\ϵ}}_s-{\mathrm{\ϵ}}_{\∞})\frac{1}{1+{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\τ}}^2}$${\mathrm{\ϵ}}_r^{\′\′}\left(\mathrm{\ω}\right)=({\mathrm{\ϵ}}_s-{\mathrm{\ϵ}}_{\∞})\frac{\mathrm{\ω\τ}}{1+{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\τ}}^2}$ε'_r(ω)与ε″_r(ω)分别为介电常数的实部和虚部。其中，ε_s为静介电常数，ε_∞为光频介电常数。ε″_r(ω)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ωτ＝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＝1/2πf。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＝4πηa³/kT式中，η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。