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Neue Magnetmaterialien und Magnetschichten für die elektromagnetische Schirmung

Neue Magnetmaterialien und Magnetschichten für die elektromagnetische Schirmung
Über dieses Buch
  • Art: Fachbuch
  • Autor: Frank Gräbner
  • Abgabedatum: April 2003
  • Umfang: 135 Seiten
  • Dateigröße: 8,8 MB
  • Institution / Hochschule: Diplomica Verlag GmbH Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8428-0706-8
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8428-0706-8 P
  • ISBN (CD) :978-3-8428-0706-8 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Gräbner, Frank April 2003: Neue Magnetmaterialien und Magnetschichten für die elektromagnetische Schirmung, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Ferrimagnetikum, Abschirmung, Hochfrequenztechnik, Elektromagnetische Verträglichkeit, Ferritmaterial

Fachbuch von Frank Gräbner

Zusammenfassung:

In der Forschung und Entwicklung von neuartigen HF-Materialien für die Gehäusetechnik und in der Werkstoffentwicklung ist man an der Beschreibung der vielfältigen resistiven, dielektrischen und magnetischen Materialeigenschaften interessiert. Ziel der vorgestellten Arbeiten ist es, die EMV - Eigenschaften von Gehäusen zu verbessern. Es ist eine erhöhte Schirmdämpfung bei gleichzeitiger Glättung der Innenfeldstärkeresonanzen zu erreichen. Elektronik soll ohne innere Feldüberhöhung in Metallgehäusen sicher funktionieren. Dazu sind neue HF-Ferritmaterialien zu entwickeln. Der Schwerpunkt dieses Forschungsprojektes liegt auf der genauen Erarbeitung der Wechselwirkung von EMV Störenergie mit dem Ferritmaterial, Aufbau eines HF- Ferritmaterials und Test der EMV Eigenschaften der HF-Materialien bzw. der neuartigen Gehäuse.

Hauptziel bei der Modellierung von ferrimagnetischen Volumen bzw. Schichtmaterialien ist der hohe HF-Verlust als µrel´´ (f) bzw. als Reflektionsfaktor r (f), der sich in einem optimalen Meßsignal für die HF-Visualisierung äußern soll. Die Betrachtungen beschränken sich auf einen Frequenzbereich von 30 MHz - 1000 MHz bzw. bis 3800 MHz.

In der theoretischen Modellierung wurde das kontinuierliche Modell von Landau Lifschitz (LL) zur Beschreibung der diskreten Verhältnisse im Volumenmaterial behandelt. In der Schichtmodellierung wurde das LL-Modell mit Dämpfungsterm angewandt.

Der neuartige wiss. Ansatz dieser Arbeit ist das Einsetzen von Werkstoffgrößen wie das magn. Moment, die Korngröße, die Anisotropie in das theoretische Modell und die daraus folgende Analyse der HF-Verhältnisse im Material. Diese Herangehensweise wurde auch bei der extrem aufwendigen Schichtmodellierung verfolgt.

Inhaltsverzeichnis:

Formelzeichen
Abkürzungen
1. Modellierung von Ferritvolumenmaterialien / magnetischen Schichtsystemen für Höchstfrequenztechnik und EMV
1.1 Einleitung 2
1.2 Mikroskopische und makroskopische Eigenschaften von Spinellferrit- und hexagonalen Schichten 5
1.3 HF-Wechselwirkungen in Magnetschichten/ Spinwellenmechanismen 11
1.4 Theoretische und experimentelle Betrachtungen zu HF-Verlusten in Ferriteinkristallen, Ferritpolykristallen und Multilayern
1.4.1 FMR-Inversionsgrad in Ferritvolumenmaterialien 14
1.4.2 Relaxation in Ferritvolumenmaterialien 23
1.4.3 Textur in Ferritvolumenmaterialien 30
1.4.4 Füllgrad von Ferrit im HF-Volumenmaterial 36
1.4.5 Feldanpassung der Ferritmaterialien 37
1.4.6 Spinwellenverluste in Ferritschichten 40
1.4.7 Einfluss der Anisotropiekonstanten auf den HF-Verlust der NiZn-Ferritschicht 44
2. Synthese von Ferritcompounds
2.1 Einleitung 52
2.2 Das Spinellsystem NiZn-Ferrit 54
3. Werkstoffanalyse von Ferritcompounds und ferritischer Schichten, HF-Analyse
3.1 Werkstoffanalysen von Ferritcompounds und ferrimagnetischen Schichten 58
3.1.1 Analyse des Inversionsgrades von NiZn-Ferrit und Permeabilitätsverlust 60
3.1.2 Korngrößenverteilung, Änderung der Korngröße und Permeabilitätsverlust 61
3.1.3 Texturanalyse, Orientierungsverteilungsfunktion und Permeabilitätsverlust 62
3.2 Schichtanalyse, Anisotropiekonstante und Korngröße von ferrimagnetischen Schichten 68
3.3 Absorptionssdämpfung der ferritischen Schicht 74
4. Applikationen der Ferritmaterialien als Gehäusematerial und als Teil eines HF-Visualisierungssystems
4.1 Neue EMV-Gehäuse 78
4.2 Schlickerschichten für neue EMV-Metallgehäuse 83
4.3 Ferritvolumengehäuse für neue EMV-Kfz Sensorgehäuse 86
4.4 Notwendigkeit der HF-Visualisierung 91
4.5 Systemaufbau / Messprinzip 93
4.6 2D-Analyse Beispiel 1: Spiralstruktur 97
4.7. 2 D Analyse / 3D Analyse Beispiel 2: VCO Platine
4.7.1 Struktur der HF-Elektronik, Leiterplatte 101
4.7.2 Referenzmessung 103
4.7.3 2D-Analyse 105
4.7.4 3D-Analyse 108
5. Ausblick zum Design von neuen HF-Materialien 114
6. Zusammenfassung 116
Literaturverzeichnis 120

Automatisiert erstellter Textauszug:

Die Aufgabe der Texturanalyse besteht nun in der Lösung dieser Integralgleichung. Die unbekannte Funktion f(g) ist aus der bekannten Poldichtefunktion Phi( y), welche aus der experimentell bestimmten Polfigur Ihi( y) berechnet wurde, zu bestimmen. Damit die Orientierungsverteilungsfunktion f(g) eindeutig bestimmt werden kann, müssen mehrere Polfiguren gemessen werden. Die zur Bestimmung der Polfigur notwendige Variation der Probenrichtung y erfolgt auf einem Vierkreisdiffraktometer mit offener Eulerwiege. Durch Variation der Probenrichtung wird jedem beliebig orientierten Kristallit über die betrachtete Netzebenenschar {hkl} die Gelegenheit zur Beugung gegeben. Der Braggsche Winkel für die Netzebenenschar {hkl} wird nach der Grundgleichung der Röntgenbeugung, der Braggschen Gleichung berechnet und bleibt während der Polfigurmessung konstant. [...]

Für eine erste Charakterisierung der Qualität der erzeugten Textur ist die Bestimmung dieser Größe ausreichend. Will man jedoch quantitative Berechnungen anstellen, z. B. Berechnung von µ’’ für den vorherrschenden Texturzustand, dann benötigt man die sogenannte Orientierungsverteilungsfunktion. Will man die Orientierung der Kristallite in einer Probe beschreiben, so muss man zwei kartesische Koordinatensysteme einführen, ein Probenkoordinatensystem KA und ein Kristallitkoordinatensystem KB. Die Orientierung eines Kristalliten in der polykristallinen Probe kann nun durch Spezifikation der Drehoperation g beschrieben werden, die das Probenkoordinatensystem KA auf das Kristallitkoordinatensystem KB abbildet (KA -> KB). Bestimmt man für jeden einzelnen Kristalliten die Orientierungsparameter (z. B. die drei Eulerwinkel), so können diese in einem räumlichen Diagramm, dem Orientierungsraum, als Punkte eingetragen werden. Bei gegebener guter Statistik lässt sich daraus eine kontinuierliche Orientierungsverteilungsfunktion konstruieren. Die Orientierungsverteilungsfunktion f(g) für ein untersuchtes Probenvolumen V ist definiert durch: dV = f ( g)dg V (3.4) [...]

fj - Atomformfaktor des j-ten Elementes in der Elementarzelle (EZ) xj, yj, zj - Atomkoordinaten des j-ten Atoms in der EZ Dieser Texturkoeffizient TC(hkl) nimmt für alle Netzebenen (hkl) den Wert 1 an, wenn das Material ideal polykristallin mit regelloser Orientierung der Körner ist. Der Texturkoeffizient TC(hkl) nimmt für die Netzebene (hkl) den Wert n an, wenn eine vollständige Vorzugsorientierung dieser Netzebene parallel zur Oberfläche vorliegt. Je nach Ausprägung der Textur liegt der Texturkoeffizient TC(hkl) zwischen diesen beiden Werten. Liegt überhaupt keine Netzebene (hkl) parallel zur Oberfläche vor, nimmt TC(hkl) den Wert 0 an, da dann die Intensität dieses Reflexes Null ist. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Auswertung für eine texturierte NiZnFerritprobe. Diese Probe zeigt deutlich eine Bevorzugung der {310}-Netzebene. Als Reflex 2.Ordnung ist dieser Fakt am Texturkoeffizienten TC der {620} - Netzebene zu sehen (Tabelle 5). [...]

Arbeit zitieren:
Gräbner, Frank April 2003: Neue Magnetmaterialien und Magnetschichten für die elektromagnetische Schirmung, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Ferrimagnetikum, Abschirmung, Hochfrequenztechnik, Elektromagnetische Verträglichkeit, Ferritmaterial

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