ИМИТАТОР КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к системам управления и может быть использована в молекулярной физике и физической химии для расчета показателя преломления и дальнейшей визуализации молекулярно-атомарной структуры вещества.
В результате проведения патентно-информационного поиска была выявлена полезная модель «Имитатор комплексного показателя преломления электромагнитного поля света кристаллами типа AB» (№2014141814; заявл. 16.10.2014; опубл. 27.06.2015, бюл. №18), которая направлена на создание устройства имитации комплексного показателя преломления электромагнитного поля света кристаллами типа АВ. Недостатком выявленной модели является отсутствие возможности получения электронных свойств композиционных материалов.
Задача полезной модели направлена на создание устройства имитации комплексных показателей электронных свойств композиционных материалов для возможности расчета энергетических характеристик веществ.
Решение задачи достигается за счет создания модели, которая работает на основе замкнутой линейной системы управления с основной отрицательной обратной связью. При этом исследуемый кристалл представляется в виде совокупности взаимодействующих заряженных частиц, электрическая поляризация каждой из которых описывается уравнениями вынужденных гармонических колебаний с трением.
0
0
i
i
i
i
i
0
0
Сущность полезной модели заключается в том, что имитатор комплексных показателей электронных свойств композиционных материалов включает блок генерирования входного сигнала, выход которого соединен с первым входом функционального блока со значением E(s)/E(s) и с первым входом первого блока суммирования, выход последнего подключен ко второму входу функционального блока со значением E(s)/E(s) и ко входам каждой из пары параллельно соединенных блоков, формирующих передаточные функции отрицательных и положительных ионов соответственно, при этом количество пар зависит от числа оксидов, входящих в состав композиционного материала, а выходы каждого из параллельных блоков подключены ко входам блоков суммирования соответственно, выходы последних связаны со входами блоков усилителей с коэффициентами Nсоответственно, где N эквивалентно объемным концентрациям частиц отдельно взятых химических компонентов, а выходы блоков усилителей с коэффициентами N,- подключены ко входам блоков усилителей с коэффициентами C соответственно, где C - процентное содержание в материале кристаллических оксидов, при этом выходы последних соединены с первым и вторым входами второго блока суммирования, выход которого связан со входом блока усилителя с коэффициентом , где ε - электрическая постоянная, а выход последнего подключен ко второму входу первого блока суммирования, причем выход функционального блока со значением E(s)/E(s)подключен ко входу функционального блока со значением , а выход последнего - ко входу осциллографа.
0
Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре представлена блок-схема имитатора комплексных показателей электронных свойств композиционных материалов, в которую входят: 1 - блок генерирования входного сигнала E, соответствующего напряженности внешнего поля (в общем случае это синусоидальный сигнал ); 2 и 4 - первый и второй блоки суммирования; 3 - блок усилителя с коэффициентом ;
i
i
i
0
5 и 10 - блоки усилителей с коэффициентами C где i=1, 2, … L, количество которых зависит от числа кристаллических оксидов, входящих в состав композита; 6 и 11 - блоки усилителей с коэффициентами N, где i=1, 2, … L, где N процентное содержание в материале кристаллического оксида; 7 и 12 - блоки суммирования, количество которых также зависит от числа кристаллических оксидов, входящих в состав композита; 8-9 и 13-14 -блоки формирования передаточных положительных и отрицательных ионов соответственно; 15 - функциональный блок со значением E(s)/E(s); 16 - функциональный блок со значением ; 17 - осциллограф; n(s) - сигнал на выходе системы, соответствующий комплексному показателю преломления.
Примем во внимание, что общее математическое описание частотной зависимости n(ω) оптического показателя преломления композиционного материала, обусловливаемой упругой электронной поляризацией образующих его частиц, описывается уравнениями:
,
Re
Im
где ε и ε - вещественная и мнимая частотные характеристики комплексной диэлектрической проницаемости кристалла;
0
ε - диэлектрическая постоянная;
L - общее число разновидностей кристаллических оксидов, входящих в состав композиционного образца;
i
C - их процентное содержание в материале;
i
N - объемные концентрации частиц отдельно взятых химических компонент;
i
K - общее число разновидностей электронных пар, входящих в состав частиц;
0j,i
j,i
ω и b - частоты собственных колебаний частиц и коэффициенты их затухания;
e
e и m - заряд и масса электрона;
l,k
β - параметр пропорциональности, оптимизируемый на основе обработки данных физического эксперимента.
Система функционирует следующим образом.
0
0
i
i
Сигнал с выхода блока генерирования входного сигнала 1 поступает на первый вход первого блока суммирования 2 и на первый вход функционального блока 15 со значением E(s)/E(s). Сигнал с выхода первого блока суммирования 2 поступает на входы каждого из двух параллельно соединенных блоков 8, 9 и 13, 14, формирующих передаточные функции отрицательных и положительных ионов соответственно, и на второй вход блока множителя 15 со значением E(s)/E(s). Сигналы с выходов блоков, формирующих передаточные функции (8, 9 и 13, 14) поступают соответственно на блоки суммирования 7 и 12, сигналы с выходов которых поступают на входы блоков усилителей 6 и 11 со значениями N. Сигналы с выходов этих блоков направлены на входы блоков усилителей 5 и 10 со значениями С, а сигналы с выходов последних поступают на входы второго блока суммирования 4. Сигнал с выхода последнего поступает на вход блока усилителя 3 с коэффициентом , а сигнал с его выхода направлен на второй вход первого блока суммирования 2. Сигнал с выхода функционального блока 15 поступает на вход функционального блока 16 со значением , а сигнал с его выхода - на осциллограф 17.
Технический результат использования полезной модели заключается в создании устройства имитации комплексных показателей электронных свойств композиционных материалов. На основании представленной полезной модели возможен расчет энергетических характеристик вещества.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.