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基于太赫兹时域光谱的Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)宽带介电表征
1
作者
翟敏
肖斌
+1 位作者
潘浩月
何文龙
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第9期2642-2647,共6页
表面质量作为衡量热轧卷钢质量的重要指标,直接影响热轧带钢产品的使用寿命及性能稳定性。热轧带钢生产过程中会在钢坯表面生长一层致密的铁鳞缺陷,其成分主要由铁的一系列氧化物组成。为保证后续涂镀工序的质量,了解热轧带钢表面铁鳞...
表面质量作为衡量热轧卷钢质量的重要指标,直接影响热轧带钢产品的使用寿命及性能稳定性。热轧带钢生产过程中会在钢坯表面生长一层致密的铁鳞缺陷,其成分主要由铁的一系列氧化物组成。为保证后续涂镀工序的质量,了解热轧带钢表面铁鳞厚度信息有助于降低酸洗不足或酸洗过度的风险。因太赫兹波在电磁频谱中介于红外和微波之间,且在金属等极性材料表面发生衰减极小的反射,太赫兹飞行时间断层扫描(Terahertz time-of-flight tomography)能较好地满足无损表征钢基材料微米级覆盖层的技术要求。因难以无损机械剥离,热轧带钢表面铁鳞太赫兹频段光学特性主要根据现有文献数值进行初步估计,而不是通过实验获得。根据太赫兹结果预估的铁鳞厚度与实际值之间存在无法估计的误差。为了高精度测量铁鳞的厚度分布,首先将赤铁矿(Fe_(2)O_(3))和磁铁矿(Fe_(3)O_(4))粉末和聚乙烯(PE)充分混合并压片处理后利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测定Fe_(2)O_(3)/PE和Fe_(3)O_(4)/PE压片的透射信号;然后利用Maxwell-Garnett有效介质理论和Vegard定律准确计算10%质量分数下的Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)在频率[350 GHz~2.5 THz]范围内的光学参数。Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)在1 THz位置处的折射率n、吸收系数α、和电导率σ分别为3.96和5.18,10.13和25.58 cm^(-1),1.2和4.97 S·m^(-1)。此处概述的方法将对一系列粉末材料感兴趣,这些材料可能需要评估太赫兹频段范围内的光学特性。该研究结果为未来太赫兹技术在复杂钢铁生产环境中以非接触性和非破坏性的方式在线监测热轧钢铁产品质量的技术落地奠定了理论依据,对推动太赫兹技术的广泛应用具有重要的工程实际意义。
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关键词
太赫兹时域光谱
铁氧化物
有效介质理论
介电测量
无损表征
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职称材料
题名
基于太赫兹时域光谱的Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)宽带介电表征
1
作者
翟敏
肖斌
潘浩月
何文龙
机构
深圳大学电子与信息工程学院
出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第9期2642-2647,共6页
基金
中国科技部项目(2023YFF0719300)
广东省教育厅高校科研项目-青年创新人才类项目(2024KQNCX041)
+1 种基金
深圳市科技计划项目(KQTD20200820113046084)
深圳市基础研究面上项目(JCYJ20240813141427036)资助。
文摘
表面质量作为衡量热轧卷钢质量的重要指标,直接影响热轧带钢产品的使用寿命及性能稳定性。热轧带钢生产过程中会在钢坯表面生长一层致密的铁鳞缺陷,其成分主要由铁的一系列氧化物组成。为保证后续涂镀工序的质量,了解热轧带钢表面铁鳞厚度信息有助于降低酸洗不足或酸洗过度的风险。因太赫兹波在电磁频谱中介于红外和微波之间,且在金属等极性材料表面发生衰减极小的反射,太赫兹飞行时间断层扫描(Terahertz time-of-flight tomography)能较好地满足无损表征钢基材料微米级覆盖层的技术要求。因难以无损机械剥离,热轧带钢表面铁鳞太赫兹频段光学特性主要根据现有文献数值进行初步估计,而不是通过实验获得。根据太赫兹结果预估的铁鳞厚度与实际值之间存在无法估计的误差。为了高精度测量铁鳞的厚度分布,首先将赤铁矿(Fe_(2)O_(3))和磁铁矿(Fe_(3)O_(4))粉末和聚乙烯(PE)充分混合并压片处理后利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测定Fe_(2)O_(3)/PE和Fe_(3)O_(4)/PE压片的透射信号;然后利用Maxwell-Garnett有效介质理论和Vegard定律准确计算10%质量分数下的Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)在频率[350 GHz~2.5 THz]范围内的光学参数。Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)在1 THz位置处的折射率n、吸收系数α、和电导率σ分别为3.96和5.18,10.13和25.58 cm^(-1),1.2和4.97 S·m^(-1)。此处概述的方法将对一系列粉末材料感兴趣,这些材料可能需要评估太赫兹频段范围内的光学特性。该研究结果为未来太赫兹技术在复杂钢铁生产环境中以非接触性和非破坏性的方式在线监测热轧钢铁产品质量的技术落地奠定了理论依据,对推动太赫兹技术的广泛应用具有重要的工程实际意义。
关键词
太赫兹时域光谱
铁氧化物
有效介质理论
介电测量
无损表征
Keywords
Terahertz time-domain spectroscopy
Iron oxides
Effective medium theory
Dielectric measurement
Nondestructive characterization
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
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出处
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1
基于太赫兹时域光谱的Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)宽带介电表征
翟敏
肖斌
潘浩月
何文龙
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025
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