Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на свч

 

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности. Устр-во содержит диэлектрический волновод 1, с помощью которого в измерительном диэлектрическом резонаторе 2 (при его выбранных радиусе R и высоте Н возбуждается волна типа шепчущей галереи, которая является двухкратно вырожденной по азимуту. Поле этой волны локализовано у цилиндрической границы раздела диэлектрика и внешней среды. В резонаторе 2 неоднородность в виде щели 3, заполненная вакуумом, приводит к расщеплению каждого резонансного пика на два при выбранных ее длине L и ширине S. Другая щель 4, выполненная под углом /2 относительно щели 3, компенсирует расщепление, вызванное щелью 3 с воздушным заполнением на резонансах с нечетным п (п - число длин волн по периметру резонатора 2). Введение в щель 4 образца 5 приводит к расщеплению резонансов с нечетным п. Величина расщепления при этом определяется только параметрами образца 5. При этом для любых образцов 5 с диэлектрической проницаемостью Јм 1 величина расщепления частот монотонно растет с увеличением Еп . 1 ил. Ё

СОЮЗ COBETCKVX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (I I) ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4653802/09 (22) 20.02.89 (46) 07.02,91. Бюл. М 5 (71) Институт радиофизики и электроники

АН УССР (72) Ю.Ф, Филиппов и С.Н. Харьковский (53) 621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1107072, кл, G 01 R 27/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N. 999911882288,, IкIIлI, G 01 R 27/26, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ НА СВЧ (57) Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности, Устр-во содержитдиэлектрический волновод1, с помощью которого в измерительном диэлектрическом резонаторе 2 (при его выбранных радиусе R и высоте Н возбуждается волна типа "шепчущей галереи", которая является

3 с воздушным заполнением на резонансах с нечетным и (и — число длин волн по периметру резонатора 2). Введение в щель 4 образца 5 приводит к расщеплению резонансов с нечетным и. Величина расщепления при этом определяется только параметрами образца 5. При этом для любых образцов 5 с диэлектрической проницаемостью е„> 1 величина расщепления частот монотонно растет с увеличением е „.

1 ил.

1626136

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ, а именно к области измерений физических свойств полупроводниковых и диэлектрических материалов методом СВЧ, и может найти применение в микроэлектронике, радиофизике, биологии и других областях, где необходимо знать характеристики материалов в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом (см, мм, субмм) диапазонах длин волн.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности.

На чертеже изображено устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ.

Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ содержит диэлектрический волновод 1, возбуждающий измерительный диэлектрический резонатор 2 с первой и второй щелями 3 и 4, выполненными вдоль радиусов, начиная от боковой поверхности резонатора 2, в одной из которых, например в щели 4, помещен измеряемый образец 5 исследуемого материала. Радиус R и высота

Н диэлектрического резонатора 2, длина L щелей 3 и 4 вдоль радиусов, их ширина S, толщина h образца 5 и центральный угол О между центральными сечениями щелей 3 и

4 выбираются иэ условий

R =А„/2zn, H Л„,Л„

8 2 где n=2m+1 — число длин волн по периметру резонатора, m=4, 5, 6,...:

А„— длина волны колебаний, возбуждаемых в резонаторе.

Устройство работает следующим образом.

При выбранном радиусе R и высоте Н резонатора 2 в нем с помощью диэлектрического волновода 1 возбуждается волна типа "шепчущей галереи", которая является двухкратно вырожденной по азимуту, Поле этой волны локализовано у цилиндрической границы раздела диэлектрика и внешней среды, Неоднородность в виде щели 3, заполненная вакуумом (воздухом), приводит к расщеплению каждого резонансного пика на два при выбранных ее длине L u ширине S, Щель 4, выполненная под углом

Л

О = -пг- относительно щели 3, компенсирует расщепление, вызванное щелью 3 с воздуш5

55 ным заполнением на резонансах с нечетным п. Введение, например, в щель 4 образца 5 приводит к расщеплению резонансов с нечетным и, величина расщепления при этом определяется только параметрами образца 5. При этом для любых образцов 5 с диэлектрической проницаемостью eM > 1 величина расщепления частот монотонно увеличивается с увеличением е „.

Устройство после градуировки его путем использования пластин с известными параметрами используется для исследования различных диэлектрических и полупроводниковых материалов, например фоточувствительных пленок POS на лавсановой подложке и др.

Геометрические размеры. электродинамические свойства дискового диэлектрического резонатора с двумя сквозными радиальными щелями в устройстве не критичны к размерам поверхностей образцов в виде пластин и пленок, что обеспечивает повышение чувствительности и точности при структурных измерениях свойств образцов локально по их поверхности. Кроме того, на результаты измерений устройством практически не влияют изменение температуры окружающей среды, а также не требуется дополнительных мер для предотвращения паразитных колебаний сямого резонатора.

Формула изобретения

Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ, содержащее измерительный диэлектрический резонатор, соединенный с сверхвысокочастотным генератором и индикатором, при этом измерительный диэлектрический резонатор выполнен в виде диска, в котором вдоль радиуса, начиная от боковой поверхности, выполнена первая щель для размещения измеряемого образца, отл и ча ющеес я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в измерительном диэлектрическом резонаторе выполнена вторая щель, расположенная

Л под углом О = — к первой щели. при этом

2 длина L и ширина S щелей выбираются иэ

Д. условия 1 „< L < R, S < — 8, где R — радиус измерительного диэлектрического резонатора, A,„— длина волны возбуждаемых колебаний.