SE522035C2 - Strålningsabsorbent - Google Patents

Description

»uu-i 10 15 20 25 30 35 522 035 Genom att modifiera en s.k. enfolieskiktsabsorbent, dvs. en folie med ett resistivt skikt mellan två dielektrikum, och ge ingående skikt speciella, nya värden på dielek- tricitetskonstanter, resistiviteter och tjocklekar, har det visat sig möjligt att skapa en ny absorbent som har helt nya absorberande egenskaper jämfört med känd absor- benter. Trots ett länge känt behov av dessa egenskaper har först föreliggande uppflnning löst problemet. l en grundläggande utföringsforrn av uppfinningen är strålningsabsorbenten upp- byggd av tre skikt, se figur 1. Ytterst, mot infallande strålning, finns ett dielektriskt skikt B2 med låg dielektricitetskonstant, c:a a = 2, för att ge en stor bandbredd.

Ytreflexen från själva materialet blir härigenom mycket låg.

Därpå följer ett resistivt skikt C1 med ytresistansen c:a 225 Q/kvadrat. Under det resistiva skiktet finns yttenigare ett dielektriskt skikt B1 med c:a a = 2. För att absorptionsmaterialet skall fungera som absorptionsmatenal måste det avslutas (uppbackas) med ett elektriskt ledande skikt L , t.ex. en plåt eller ett kolfiberskikt med låg resistivitet, dvs. < 0.1 Q/kvadrat. Det inre ledande skiktet är ofta den struktur, vars reflekterande fönnåga skall minska, såsom skrovet på ett militärt fartyg.

Värdena på dielektricitetskonstanten och ytresistansen kan tillåtas variera i 25% som allra mest. s= 2 i 25% betyder att a skall ligga mellan 1,5 och 2,5. 225 Q/kvadrat i 25% betyder att ytresistansen skall ligga mellan 168,75 och 281,25 Q/kvadrat. För en bättre funktion bör de ligga inom angivna riktvärden i 10%, vilket motsvarar att sskall ligga mellan 1,8 och 2,2 och ytresistansen mellan 202,5 och 247,5 Q/kvadrat.

Skiktens tjocklek har avgörande betydelse för var absorptionstoppar uppstår inom det användbara arbetsfrekvensområdet. Det resistiva skiktet C1 skall alltid vara helt tunt utan en eventuell bärare, < 0,2 mm. Den totala tjockleken dA av de två dielek- triska skikten B1 och B2 och det resistiva skiktet C1 (inkl. eventuell bärare) bestämmer det lägsta frekvensområdets absorptionsmaximum och beräknas enligt d A = 1 , där Å är våglängden i meter för önskad absorptionstopp, för att få JE rätt tjocklek. 10 15 20 25 30 » .ta n a a o a o 522 035 3 u o n n : o o v o 4 . .g Det infallande fältet passerar de två dielektriska skikten utan nämnvärda förluster.

Det är enbart vid det resistiva skiktet C1 som det elektriska fältet kraftigt reduceras, dvs. stora förluster uppstår. Fältet reflekteras mot det elektriskt ledande skiktet L och kommeri motfas till det inkommande fältet som därmed ytterligare reduceras.

Motsvarande effekt uppstår i varje dielektriskt skikt för sig. Tjockleken för det tjockaste av de ingående dielektriska skikten bestämmer således det nästa högre frekvensområdets absorptionsmaximum och beräknas på motsvarande sätt som tjockleken för hela absorbenten. Bäst funktion erhålls om det tjockaste dielektriska skiktet placeras ytterst även om absorbenten fungerar också vid det omvända förhållandet. Här antas det yttre skiktet B2 vara det tjockaste och dess tjocklek beräknas enligt de, = Å/4. Om det inre dielektriska skiktet Bl väljs lika tjockt s som det yttre skiktet erhåller man en symmetri som är positiv i den meningen att den medför ett djupare absortíonsminimum. Vardera dielektrikumet kan ha en tjocklek av mellan 1 och 50 mm för tänkbara tillämpningar.

För att öka absorptionsbandbredden kan ytterligare skikt läggas till de hittills angivna, se figur 2. Utanpå det yttre av de hittills använda två dielektriska skikten används då ett resistivt skikt C2 av väsentligen samma typ som det hittills angivna resistiva skiktet, så när som på att dess ytresistans skall vara cza 330 Q/kvadrat.

Med samma variationsgrad som hittills, i 25%, betyder det att resistansen skall vara mellan 247,5 och 412,5 Q/kvadrat. Bättre är, som angivet, att ligga inom i 10%, vilket medför att ytresistansen skall vara mellan 297 och 363 Q/kvadrat. Ytterst återkommer ett dielektrikum B3 av samma typ som de övriga dielektrikumen, dvs med scza 2.

Liksom i fallet ovan med två dielektriska skikt och ett resistivt skikt bestämmer den totala tjockleken dA av de tre dielektriska skikten och de två resistiva skikten (inkl. eventuell bärare) det lägsta frekvensområdets absorptionsmaximum och beräknas enligt d, = På motsvarande sätt som i fallet ovan bestämmer tjockleken för det tjockaste av de ingående dielektriska skikten det nästa högre frekvensområdets absorptions- maximum och beräknas på motsvarande sätt som ovan. Om alla dielektriska skikt | o ø s no 1..~| »sura 10 15 20 25 522 035 4 väljs lika tjocka som det första erhåller man en symmetri som är positiv i den meningen att den medför att man erhåller symmetriska absorptionsegenskaper samtidigt som bandbredden ökas. Övriga dielektriska skikt kan emellertid också väljas så att man för varje skikt får en specifik absorptionstopp vid en önskad våglängd. Bäst funktion erhålls om tjockleken för de dielektriska skikten avtar utifrån och in.

De resistiva skikten kan vara framställda av ledande polymerer som dopats till cza 225 resp. 330 Q/kvadrat. Dessa värden är valda cza 10% högre än de teoretiskt optimala värdena, eftersom den här typen av polymerfolium har en negativ tempe- raturkoefficient.

Som dielektrikum kan väljas duk av polyester, bl.a. sådan som säljs under varu- märkena Trevira, Firett coremat och U-pica coremat, polytetrafluoreten som säljs under varumärket Teflon eller aramid som säljs under varumärket Kevlar. Genom att använda en lämplig duk av exennpelvis polyester som dielektnkum kan absor- benten bidra till den lastbärande förmågan hos den totala strukturen.

Polyesterplast har använts som klister för de ingående skikten. Det är viktigt att plasten innehåller gummi, dels för att fukt inte skall tränga in och förstöra absorp- tionsegenskapema och dels för att erhålla ett lågt s, eftersom gummi har ett s som är cza 2.

De produkter som har använts vid tillverkningen är vinylesterplastema DOW Chem 80-84 och Dion 95-00. Ett antal prov har genomförts och uppmätts med gott absorptionsresultat i jämförelse med teoretiska beräkningar. Båda är likvärdiga ur användarsynpunkt i olika temperatunniljöer från -70° till +70°.

Claims (9)

a-|»| 10 15 20 25 30 522 035 Patentkrav:

1. Strålningsabsorbent som är placerad på den bestrålade sidan av en ledande yta (L) vars ytresistans < 0,1 Q/kvadrat, vilken strålningsabsorbent innefattar tre skikt, från nämnda ledande yta utåt bestående av ett första dielektrikum (B1), ett resistivt skikt (C1) och ett andra dielektrikum (B2), k ä n n e t e c k n a d a v att för det resistiva skiktet är ytresistansen 225 Q/kvadrat i 25% och skiktets tjocklek utan en eventuell bärare < 0,2 mm, att för de båda dielektriska skikten är dielektricitets- konstanten s= 2 i 25%, att tjocklekama för de båda dielektriska skikten är av samma storleksordning och att den totala tjockleken d, för strålningsabsorbenten, med alla ingående skikt, väljs enligt formeln d Å = KE - % , för att ge en absorptionstopp vid en önskad våglängd Å uttryckt i meter.

2. Strålningsabsorbent enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att på det andra dielektriska skiktet (B2) är anbragt ett andra resistivt skikt (C2) med ytresi- stansen 330 Q/kvadrat i 25% och på detta ett tredje dielektriskt skikt (B3) med dielektricitetskonstanten s = 2 i 25% och en tjocklek av samma storleksordning som det första och andra dielektriska skiktet och att den totala tjockleken dA för strålningsabsorbenten, med alla ingående skikt, fortfarande väljs enligt formeln d Å = X/z - '14 , för att ge en absorptionstopp vid en önskad våglängd Å uttryckt i meter.

3. Strålningsabsorbent enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att tjockleken för det tjockaste av de ingående dielektriska skikten (B1, B2, B3) är beräknad enligt d, = Ä 4, för att ge en andra absorptionstopp vid en andra s högre våglängd Å uttryckt i meter.

4. Strålningsabsorbent enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att tjock- leken för minst ett ytterligare dielektriskt skikt (B1, B2, B3) är beräknad enligt d, = KE - 14, för att ge en absorptionstopp vid en högre våglängd Å uttryckt i mêtef. aim; svan» 10 15 . .522 035 e

5. Strålningsabsorbent enligt patentkravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d a v att varje dielektriskt skikt (B2, B3) som ligger utanför ett annat dielektriskt skikt har en tjocklek som är större än eller lika med tjockleken på det närmast innanför liggande dielektriska skiktet.

6. Strålningsabsorbent enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att tjockleken på de ingående dielektriska skikten är lika stor.

7. Strålningsabsorbent enligt något av de tidigare patentkraven, k ä n n e t e c k - n a d a v att de dielektriska skikten inbegriper polyesterduk.

8. Strålningsabsorbent enligt något av de tidigare patentkraven, k ä n n e t e c k - n a d a v att ingående skikt är sammanklistrade med vinylesterplast.

9. Strålningsabsorbent enligt något av de tidigare patentkraven, k ä n n e - te c k n a d a v att det ledande skiktet (L) är framställt av kolfiberamierad plast.