Mesure de l'anisotropie diélectrique du gypse dans la bande des 3 centimètres

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Submitted on 1 Jan 1962

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Mesure de l’anisotropie diélectrique du gypse dans la bande des 3 centimètres

Roger Servant, Claude Demau

To cite this version:

Roger Servant, Claude Demau. Mesure de l’anisotropie diélectrique du gypse dans la bande des 3 centimètres. J. Phys. Radium, 1962, 23 (11), pp.948-950. �10.1051/jphysrad:019620023011094801�.

�jpa-00236725�

948

partir

^{de la}

pente

^{de cette}

droite,

^nous déterminons la valeur de k ⁼

0,044.

FIG. 2. ^- Variation de la densité du courant, ^à

l’anode, I/Sa

^{en fonction de .la}

concentration,

^en eau, Ca ^de

l’anolyte.

Quelques

^auteurs

[4, 5]

^{ont émis}

l’hypothèse

^{de la}

diffusion directe des ions

métalliques

de la surface de l’électrode vers la solution. Nous avons constaté que la densité du

courant,

^à

l’anode, augmente

^{avec la} quan- tité de cuivre dissous dans la

solution, cependant

^cette

variation de la densité du courant n’est pas due ^à la diffusion des ions Cu++ mais

uniquement

^{aux varia-}

tions

importantes

^de la viscosité de la solution. En effet les

pentes

^{des droites}

IIS,,

⁼

f (1 V-q temps)

^ne

varient pas

quand

^la

quantité

^de

cuivre,

dissous dans la

solution, augmente

L’ensemble de cette étude semble

apporter

la preuve que le processus du

polissage

^du

cuivre,

^{en solution}

phosphorique concentrée,

n’est pas

réglé

par la dif- fusion directe des ions Cu++ ^vers la

solution ;

^mais

plutôt

par la diffusion simultanée

d’anions phospho- riques

^{vers l’anode et de} molécules d’eau ^vers la solu- tion. Il se forme au niveau de l’anode une couche très riche en ions Cu++ et en ions

phosphates ;

^ce

qui

confirme

l’hypothèse,

^émise par E. ^Darmois

[6],

^d’une

couche

anhydre

^{d’ions adsorbés.}

Section du Sud-Ouest.

Séance du 9 mai 1962.

BIBLIOGRAPHIE

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^{C. R.}

Acad.

Sc.,

1950,

230,

386 ; ^{C. R. Acad.} Sc., 1950,

231, 4222.

MESURE

DE L’ANISOTROPIE

DIÉLECTRIQUE

^{DU GYPSE}

DANS LA BANDE DES 3

CENTIMÈTRES

Par

Roger

^{SERVANT et Claude}

DEMAU,

Laboratoire

d’optique ultrahertzienne,

^Bordeaux.

Résumé. ²⁰¹⁴ Les

constantes diélectriques principales

^du

gypse ^ont été

mesurées, après

que les directions diélec-

triques principales perpendiculaires

^à l’axe binaire

(et pré-

sentant le

phénomène

^de

dispersion

^des

axes)

aient été dé- terminées. Elles sont 03B5g ⁼ 10,30, 03B5m ⁼ 5,25, 03B5p ⁼ 5,10. Le

gypse présente ^donc,

^aux

microondes,

^{une très} forte biré-

fringence.

Dans le cadre des mesures

d’anisotropie diélectrique

des cristaux et matériaux stratifiés effectuées ^au labo- ratoire

depuis plusieurs années,

^{il nous a} paru inté- ressant d’étudier

l’anisotropie diélectrique

^du gypse, dans la bande des 3 cm. Ce travail a été rendu

parti-

culièrement intéressant par le fait que ^ce cristal ne

pré-

sente aucune

absorption appréciable (l’eau

de cristal- lisation de la molécule

CaS*04, 2H20

étant essentiel- lement une eau « liée » et que ^son

ani,sotropie

^{est consi-}

dérable aux

hyperfréquences.

Méthode et

appareils

^{de mesure. -}

L’appareil

^de

mesures que nous avons utilisé

(fig. 1)

^{est un banc de}

FIG. 1.

mesures

hyperfréquences,

^en

guide rectangulaire,

^fonc-

tionnant dans la bande

X,

^et nous avons

employé

^la

méthode dite du ^« court-circuit ».

Cette méthode consiste à

placer

^{une lame de la sub-}

stance à

étudier, remplissant

^toute la section du

guide

contre le court-circuit terminal et

d’épaisseur

^{connue à}

l’avance,

^e.

A l’aide de la

ligne

^de mesures, ^on relève le T. 0.

S., 6,

^{existant en avant dans la}

ligne

^{et la distance}

^Dm

d’un minimum du train d’ondes

stationnaires,

^{à la}

face d’entrée de la lame. On

sait,

^{à l’aide de ces}

relevés, placer

^{sur un}

diagramme

^{de Smith le}

point

^M

repré-

sentatif de

l’impédance relative z

^au niveau de la

face

d’entrée de la lame

(ou impédance

réflective

globale),

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019620023011094801

949

ou

le point

^N diamétralement

opposée

caractérisant son

admittance relative

YI = 1/Z1 (fig. 2).

FiG. 2.

On

peut

ensuite déduire de cette

impédance

^{la cons}

tante de

propagation guidée,

y 11’ dans la

diélectrique,

ou

plus

exactement le

produit

Yl1 e, celui-ci étant solu- tion de

l’équation existant

^en

propagation guidée :

A

partir

^{de la solution}

complexe

^{de cette}

équation :

y,,, e

= u + jv,

^on obtient la

permittivité

^cherchée

e ⁼ e’

- is"

par les relations :

Plusieurs méthodes de résolution de

l’équation

th

W /W

^{= A}

⁺ jB

^{sont connues et utilisées au labo-}

ratoire

[1], [2]

^{Nous avons utilisé cette fois les}

abaques

de Lebrun

[2] (fige 3).

Étude de l’anisotropie

du gypse. ^- Le gypse

(So4Ca, 2H20) appartient

^au

système monoclinique (1

^axe

binaire, 1 centre, 1 miroir, pour l’holoèdrie) il

^{aura donc}

3 valeurs des

permittivités principales :

^c.,

=A

Eu

=1=

c..

Nous ne connaissons à l’avance

qu’une

^direction

prin- cipale électrique :

celle de l’axe binaire.

Notre travail a donc consisté d’abord à déterminer la direction des deux ^axes

électriques

^autres que l’axe

binaire, puis

les valeurs des 3

permittivités principales.

L’étude de la

permittivité

suivant l’axe binaire ne

présente

pas de difficultés : il suffit de tailler une lame

plan-parallèle, parallèlement

^{à cet axe, et} de la décou- per suivant ^un

rectangle

^de

10,16

^X

22,86

mm,

ayant

la section même du

guide,

ainsi l’axe binaire se trouve bien être dans la direction du

champ électrique lorsque

la lame est mise dans le

guide.

L’étude de

plusieurs

lames différemment orientées ^autour de l’axe binaire

a donné :

Pour lever la difficulté de la détermination des deux

axes

électriques, perpendiculaires

^entre eux, ^et perpen- diculaires à l’axe

binaire,

^{donc dans le}

plan

^de

clivage principal

du gypse, ^{nous avons}

opéré

^{de la}

façon

^sui-

vante : nous utilisons une série de lames taillées perpen- diculairement à l’axe binaire

(donc

^limitées par ^des faces naturelles de

clivage principal)

^{de section}

10,16

^X

22,86

^{mm et telles}

qu’une

direction fixe dans le

cristal,

^{à savoir la trace du}

clivage

^« fibreux» fasse

un

angle

^{variable x}

(de

^{150 en}

15°)

^{avec le}

petit

^côté

de la section du

guide,

^donc finalement avec le

champ électrique

^{du mode}

TE oi

^se

propageant.dans le,guide.

FiG. 3.

Nous admettons que la méthode du court-circuit fournit une valeur ^«

globale’»

^{F..s du «}

pouvoir

^inducteur

spécifique

^{dans la direction du}

champ

», tel que le définit Pulou

[3]

Avec M ⁼ e _{- ce, où} 0 est

l’angle

^{de l’axe}

électrique

relatif _{à Ex,} avec la direction

repère ;

^a

l’angle

^vu

plus

haut.

Nous

traçons

^un

diagramme polaire

^en

portant

^les

diverses valeurs

expérimentales

^{de e]G suivant les direc-}

tions du

champ excitateur,

^{et nous obtenons un dia-}

gramme

caractéristique (fig. 4).

Nous prenons ensuite les ^axes de

symétrie

^{de ce’}

diagramme,

^{nous admettons}

qu’il

^{nous donnent les}

directions des deux axes

électriques

inconnus Nous effectuons deux séries de mesures

supplémentaires

^dans

ces

directions, qui

^{nous donnent les valeurs} finales des

permittivités

^{vraies et non}

plus globales (puisque

^nous

sommes suivant les axes

électriques). ^Les

^{valeurs re-}

950

FIG. 4.

coupent

^{bien le}

diagramme

^aux

points prévus.

^Nous

avons trouvé :

Nous voyons donc finalement que les

permittivités principales

du gypse,

qui

^ne

présente

pas

d’absorption ( En = 0), sont :

En examinant la structure moléculaire du gypse ^on constate que la direction de

plus grande permit-

tivité

( ED)

^est

précisément

^{celle du}

clivage

^{« vitreux »,}

suivant

lequel s’alignent

^les

chaînes d’ions

les

plus

^denses.

Ainsi le gypse

présente

^un

exemple d’exceptionnelle

anisotropie diélectrique.

^{Dans le}

langage optique,

^la

biréfringence (ng

^-

np)

^est considérable. ’Elle atteint

0,95.

^D’autre

part

le relevé des directions

diélectriques principales perpendiculaires

^{à l’axe binaire montre}

que le

phénomène

^{de «}

dispersion

^{des axes » avec la lon-}

gueur d’onde ^se

parachève

pour des

fréquences

^{où les}

phénomènes

^de

polarisation atomique l’emportent

pro-

gressivement

^{sur les}

phénomènes

^de

polarisation

^induite

électronique,

^{et où les}

alignements

^{d’atomes ou}

d’ions en

longues

chaînes deviennent d’une influence

prépondérante [4].

Section du Sud-Ouest.

Séance du 9 mai 1962.

BIBLIOGRAPHIE

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(S.),

Thèse, Lille, 1957. LE BOT

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Thèse, Lille, 1953.

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