home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #1 / NN_1993_1.iso / spool / sci / material / 1097 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-10  |  4.7 KB

  1. Path: sparky!uunet!olivea!spool.mu.edu!vms.csd.mu.edu!5916RAHMANK
  2. From: 5916rahmank@vms.csd.mu.edu ( )
  3. Newsgroups: sci.materials
  4. Subject: Re: Mat'ls meas. war stories
  5. Message-ID: <0096668D.8200A2A0@vms.csd.mu.edu>
  6. Date: 10 Jan 93 22:34:07 GMT
  7. References: <64400002@hpscit.sc.hp.com> <0096652F.B2E94A20@vms.csd.mu.edu>,<1993Jan9.210224.9365@noose.ecn.purdue.edu>
  8. Reply-To: 5916rahmank@vms.csd.mu.edu
  9. Organization: Department of EECE, Marquette University
  10. Lines: 87
  11. NNTP-Posting-Host: vmsf.csd.mu.edu
  12.  
  13. In article <1993Jan9.210224.9365@noose.ecn.purdue.edu>, sankar@lira.ecn.purdue.edu (Mahalingam 
  14.     Sankararaman) writes:
  15. >In article <0096652F.B2E94A20@vms.csd.mu.edu> 5916rahmank@vms.csd.mu.edu 
  16. writes:
  17.  
  18.         In article <64400002@hpscit.sc.hp.com>, markus@hpscit.sc.hp.com (Markus
  19.         Jansons) writes:
  20.  
  21.         Does any one have any interesting or new  applications experience
  22.         with maeterials measurments using "electrical" methods.
  23.  
  24.         For example, maeauring capacitance and then calculating dielectric
  25.         constant?  What did you use for fixtures or transducers? If you
  26.         have or know of anyone doing or would like to do such measurements
  27.         please  advise me.
  28.  
  29. Sankar:
  30.  
  31.   What do you mean by fixers or transducers. If you just want to measure
  32.   the capacitance, just sputter some electrodes such as platinum and use
  33.   one of the instruments your company (HP) makes to measure the
  34.   capacitance.
  35.  
  36.   But if your aim is to do materials characterization using Impedance
  37.   Spectroscopy, then it is not trivial.
  38.  
  39. I (Anis) replied earlier:
  40.  
  41.         Perhaps the best way of doing the electrical characterization is
  42.         the use of Impedance spectroscopy a.k.a immittance spectroscopy.
  43.         J. Ross Macdonald's book is an excellent treatment on the whole
  44.         subject including experimental setups.
  45.  
  46. Sankar writes:
  47.  
  48.  Impedance Spectroscopy, though it is been used for a long time, is
  49.  still in its infancy. McDonalds book is perhaps the only book
  50.  written on this subject. He is also responsible for coining the
  51.  term Impedance Spectroscopy.  I recently saw a company (Solartron ?)
  52.  demonstrating ac measurements system using McDonalds methods and
  53.  his software developments. But my concern is treating capacitances
  54.  arising from real materials as ideal Debye capacitance. In fact it
  55.  has been shown real material relaxation is non-ideal and in some
  56.  cases it can be modeled in terms of an empirical formula to account for
  57.  the frequency dependence.
  58. ================================
  59.  
  60.         A. K. Jonscher published his book "Dielectric relaxation in Solids,"
  61.         Chelsea Dielectric Press, London, 1983, which is basically a
  62.         treatment of impedance spectroscopy. Other than that Macdonald's
  63.         (Not McDonald) book "Impedance Spectroscopy  Emphasizing Solid
  64.         Materials and Systems," is perhaps the only book on this subject.
  65.  
  66.         The term 'Impedance Spectroscopy' is in market for a long time.
  67.         What Macdonald coined is the term 'Immittance Spectroscopy' that
  68.         unifies all for complex electrical observables, namely,
  69.         Impedance, Admittance, Capacitance (or dielectric constant) and
  70.         Modulus under a single name. The reason for this terminology is
  71.         the fact that once a frequency dispersion data (aka the immittance
  72.         spectra) measured, it can be represented in any of the above
  73.         four representations.
  74.  
  75.         Immittance Spectroscopy (IS) never treats a measured capacitance
  76.         as ideal Debye response unless the spectra exhibit that, that is
  77.         indeed the case (i.e., a zero depression angle). What Macdonald
  78.         Boukamp, Seitz, and many others have shown is a thing called
  79.         the 'Constant Phase Element' to represent the non-Debye behavior
  80.         of real material systems.
  81.  
  82.         However, the other approach is to approximate a complex response
  83.         by a 'Lumped parameter equivalent circuit.' This has been claimed to
  84.         be reasonable for many materials  system by many authors, but again
  85.         the choice should not be just a gross hand waving rather should be
  86.         based on the experimental evidences. Macdonald's book elaborate
  87.         quite a bit on this topic.
  88.  
  89.         Nevertheless, I agree with the statement that IS is in its
  90.         childhood. The main reason for that, perhaps, although numerous
  91.     people used this technique and published paper - not lot of
  92.     Engineers or Scientists wrote book on it. The reason for that, in
  93.     turn, may be the fact that - this technique is mostly instrumental.
  94.     Also only a limited group of materials are well characterized by
  95.     this technique. Or there may be more intricate reasons. I would 
  96.     invite others to take part in this thread. I would be interested 
  97.     in seeing more discussion on this topic. So long.
  98.  
  99.         -Anis.
  100.