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4. Experimentelle Methoden
4.6.2 DIELEKTRISCHE RELAXATION
Eine Polarisation, die auf unterschiedlichen Mechanismen basiert, ist die Ursache für eine
dielektrische Relaxation oder Resonanz und beeinflusst das Antwortverhalten eines Dielektrikums
maßgeblich. Grundsätzlich wird zwischen den vier verschiedenen Polarisationsmechanismen
der elektronischen, ionischen, Orientierungs- und Grenzflächenpolarisation unterschieden,
die im Folgenden vorgestellt werden:
Elektronische Polarisation: Dieser Mechanismus erzeugt eine Verschiebung oder Deformation
der Elektronenorbitale gegenüber dem Atomkern durch das angelegte Feld. Eine elektronische
Polarisation erzeugt eine Resonanz im Frequenzbereich von f x 10 14 Hz. Je größer die Atome
sind, desto stärker sind die Auswirkungen dieser Polarisationsart und sie ist temperaturunabhängig.
Ionische Polarisation: Durch das angelegte Feld verschieben sich positive und negative Ionen
gegeneinander bei Frequenzen von f ¡ 10 13 Hz.
Orientierungspolarisation: Dieser Mechanismus erzeugt die Ausrichtung permanenter Dipole,
wie beispielsweise dipolarer Moleküle. Das angelegte Feld generiert eine Vorzugsrichtung der
Moleküle, die allerdings durch die temperaturabhängige Bewegungsstärke der Moleküle
beeinträchtigt werden kann. Folglich ist die Orientierungspolarisation ein temperaturabhängiger
Mechanismus und kann in einem breiten Frequenzbereich von f 10 4 – 10 12 Hz
auftreten.
Grenzflächenpolarisation: Ausgehend von einer inhomogenen Ladungsverteilung im Dielektrikum,
durch Korn-, Domänengrenzen oder Verarmungszonen, ist eine Grenzflächenpolarisation
möglich. Dieser Mechanismus führt sehr häufig zu den Maxwell-Wagner-Relaxationen (siehe
im Fortlauf dieses Kapitels) und tritt für gewöhnlich bei Frequenzen von f v 10 9 Hz auf.
Eine schematisch stark vereinfachte Darstellung in Abbildung 4.22 zeigt die einzelnen Beiträge
der Polarisationsmechanismen zu der Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit der dazugehörigen
Frequenzbereiche.
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