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Elektromagnetische Strahlen absorbierender Körper und Verfahren zu
seiner Herstellung In der Hochfrequenztechnik ist es in manchen Fällen erwünscht,
Bauteile oder Schaltelemente zu verwenden, die auffallende elektromagnetische Strahlungen
möglichst wenig reflektieren, also im möglichst hohen Grade absorbieren.
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Die physikalischen Verhältnisse der hierbei in Betracht kommenden
Größen werden durch die Maxwellsche elektromagnetische Theorie beherrscht. Der mathematische
Ausdruck für den Zusarnmenhanz dieser Größen ist folgender:
Hierbei bedeutet x den Extinktionskoeffizienten, d. h. die räumliche Dämpfung der
im Leiter sich fortpflanzenden elektromagnetischen Wellen, ,u die Permeabilität,
E die Dielektrizitätskonstante, 6 die Leitfähigkeit, a ,die Schwingungsdauer.
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Hiernach ist die Absorption abhängig von der Wellenlänge, der Dielektrizitätskonstante,
der magnetischen Permeabilität und der Leitfähigkeit. Es besteht also die Aufgabe,
einem Stoff ein bestimmtes a und ein bestimmtes ,u zu verleihen bei einer bestimmten
Leitfähigkeit.
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Die Wellenlänge oder Ader Wellenlängenbereich ist durch den besonderen
Anwendungszweck im allgemeinen begeben. Erstreckt sich die Wellenlänge auf Bereiche
unterhalb von etwa 30 cm, so sinkt .die Permeabilität sehr stark ab und man hat
in der Berechnung diese Abnahme zu beachten.
Eine ähnliche Abhängigkeit
-ist auch bei a vorhanden. Bei der I.citfähigkeit ist der Wert in absolutem Maße
zu nehmen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetische Strahlen
absorbierenden plattenförmigen, schichtförmigen oder beliebig anders gestalteten
Körper aus Stoffen, die in bezug auf die angegebenen Konstanten bestimmte Werte
aufweisen. Dieser Körper besteht erfindungsgemäß aus zwei ineinandergreifenden Skeletten
oder Netzwerken, von denen :das eine aus einem oder mehreren Stoffen hoher Dielektrizitätskonstante
und das andere aus einem oder mehreren Stoffen großer Permeabilität besteht. Das
Skelett oder Netzwerk von hoher Dielektrizitätskonstante -kann hierbei vorteilhaft
aus Titandioxyd (Ti 02) bestehen. Von diesem Stoff weiß man, daß er eine sehr hohe
Dielektrizitätskonstante hat, die je nach der Größe seiner Porosität 5o bis ioo
betragen kann.
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Zwecks Herstellung eines erfindungsgemäß beschaffenen Körpers wird
zweckmäßig vorerst aus einem oder mehreren pulverförmigen Stoffen hoher Dielektrbitätskonstante,
also etwa aus Titandioxyd, durch Pressen und Sintern ein Skelett oder Netzwerk erzeugt,
dessen Poren, untereinander noch in Verbindung stehen. Die Poren dieses Skelettes
wenden dann weitgehend mit einem oder mehreren Stoffen großer Permeabi.lität, z.
B. ferromagnetisehen Metallen, angefüllt, so daß- diese ebenfalls ein Skelett oder
Netzwerk bilden, das vielstellig in das andere Netzwerk eingreift. Die sogenannte
Entmagnetisierung dieses ferromagnetischen Netzwerkes ist damit gering: Durch das
Ineinandergreifen der beiden Skelette oder Netzwerke ist die Gewähr einer großen
Permeabilität und einer großen Dielektrizitätskonstante im gleichen Körper gegeben.
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Durch beide Maßnahmen, d. h. durch die Maßnahme der Auswahl geeigneter
Porositäten beider Stoffe, kann man die Leitfähigkeit des Fertigkörpers beliebig
beeinflussen. Dies kann geschehen durch genügend hohes Brennen des aus Stoffen hoher
Dielektrizitätskonstante . hergestellten keramischen Skelettkörpers, z. B. bei Verwendung
von Titandioxyd. Ein Körper aus Titandioxyd hat bekanntlich Halbleitereigenschaften,
d. h. er nimmt bei geeignetem Brennen je nach dem Sauerstoffgehalt der umgebenden
Atmosphäre verschiedene Grade von Leitfähigkeit an. Dieses Brennen kann also in
Sauerstoff, in Luft oder in Stickstoff oder auch in schwach reduzierenden Gasen
vorgenommen werden.
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Das Einfüllen des magnetischen Stoffes in das Skelett aus Stoffen
hoher Dielektrizitätskonstante kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Es können
Lösungen von Verbindungen der ferromagnetischen Metalle, z. B. Eisen oder Nickel,
oder Kobaltlösungen in .die Poren des Skelettes eingebracht, dieses darauf gekocht
und schließlich dann die in den Poren verbliebenen chemischen Verbindungen zu Metall
zersetzt werden, entweder nur durch Erhitzen oder durch Erhitzen und nachträgliches
Reduzieren in Wasserstoff oder anderen. reduzierenden Gasen. Sehr vorteilhaft ist
die. Anwendung von Karbonylverbnndungen der ferromagnetischen Metalle. Die Anwendung
dieser Verbirndungen bietet den Vorteil der Anwendung verhältnismäßig niedriger
Temperaturen bei der Umsetzung, so daß der keramische Skelettkörper seine Eigenschaften
unverändert beibehält.
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Die erhaltenen Körper sind @im allgemeinen bereits ziemlich ,dicht.
Durch eine anschließende Wärmebehandlung, -die gegebenenfalls auch mehrmals wiederholt
werden kann, ist es möglich, die Dichte des Fertigkörpers noch weiter zu erhöhen
und die in gewissem Grade noch verbliebene Porosität stark zu. verringern. In vielen
Fällen mag ,aber ein bestimmter Porositätsgrad bereits unschädlich sein, besonders
dann, wenn man diese noch etwas porösen Körper mit einem isolierenden, vor Korrosion
schützenden indifferenten Mittel, z. B. Paraffin, tränkt durch Auskochen und Erkaltenlassen
in diesem Mittel.
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Auf die geschilderte Weise erhält man dann auch an der Atmosphäre
und in Wasser unbegrenzt lange haltbare Körper beliebiger Form. Das gleiche gilt,
wenn man auf einem Grundkörper, etwa aus Porzellan oder Metall, eine Schicht oder
einen Überzug aus den erfindungsgemäß ineinandergreifenden beiden Skeletten oder
Netzwerken erzeugt. Man kann die Reihenfolge im Aufbau der neuen, elektromagnetische
Strahlen absorbierenden Körper auch umkehren und zuerst ein Skelett oder Netzwerk
aus dem Stoff hoher Permeabilität aufbauen durch Sintern eines Preßlings aus pulverförmigen
ferromagnetischen Metallen oder Mischungen solcher bei so hoher Temperatur, daß
die gewünschte Porosität gerade entsteht, und diesen porösen Körper dann mit einem
Dielektrikum von gewünschter Dielektrizitätskonstantc anfüllen. Das Dielektrikum
kann hierbei flüssig oder fest sein und kann durch Auskochen des skelettartigen
Grundkörpers mit diesem Mittel gefüllt werden.
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Das neue Verfahren zur Herstellung elektromagnetische Strahlen absorbierender
Körper hat vor den bisher angewandten Verfahren große Vorteile. Bei den bisher üblichen
Verfahren, bei denen Pulver oder Lösungen der beiden - verschiedenartigen Grundstoffe
gemischt und verfestigt wurden, mußte, um zunächst die hohe Porosität zu bekommen,
ein sehr hoherAnteil von Eisen verwendet werden, da bei Anwendung geringerer Mengen
die pulverförmigen Eisenteilchen untereinander keine Verbindung hatten und isoliert
in der anderen Grundmasse lagen. Erst bei einem sehr hohen Prozentsatz von Eisen
wurde die Entmagnetisierung aufgehoben und -die erforderliche höhere Permeabilität
erzielt. Bei dem neuen Körper nach der Erfindung ist ein sehr viel geringerer Anteil
von Eisen oder anderen ferromagnetischen Metallen erforderlich, da diese Metalle
nunmehr ein Netzwerk darstellen. Der Vorteil liegt dann vor allem in dem sehr viel
geringeren spezifischen Gewicht. Außerdem bringt der Aufbau des Körpers aus zwei
ineinandergreifenden Skeletten oder Netzwerken bzw. die Anfüllung der Poren eines
Netzwerkes mit
dem das andere Netzwerk bildenden Grundstoff den
Vorteil einer viel gleichmäßigerenVerteilung beider Grundstoffe im Fertigkörper
mit sich, was sich auf die Werte für die Dielektrizitätskonstante und die Permeabilität
günstig auswirkt.