Способ определения поверхностного сопротивления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ния образца. (21) 4768726/09 (22) 12.12.89 (46) 23.08,93. Бюл, ¹ 31 (71) Особое конструкторское бюро кабельной промышленности и Научно-производственное объединение "Эталон" (72) В.Н.Егоров, В.Л.Масалов и В.В.Костромин (56) 1. Hernandez А., Martin Е., Marglneda J., 2amarro J.M., Resonant cavities for

measuring the surface reslstans of metals at х-band freguenclcs, 2. А.Я.Кириченко, Н.П.Черпак иКваэипатические диэлектрические резонаторы в исследуемых высокотемпературных сверхпроводников". Препринт ИРЭ АН

УССР. г.Харьков, № 369, 1988 (прототип).

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано в радиоэлектронной, электротехнической промышленности, в научных исследованиях, в частности, для измерения поверхностного сопротивления высокотемпературных сверхпроводников.

Целью данного изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.

Преимущества заявляемого способа заключаются в повышении точности и чувствительности измерений за счет расположения

ДР на исследуемом образце и учете крутизны перестройки частоты ДР исследуемым образцом; в воэможности измерения R> тонколистовых проводящих материалов за счет непосредственного прижатия образца к торцевой поверхности ДР и в высокой производительности измерений, т.к. не тре„„Я2„„1835506 А1 (я)з G 01 N 22/00 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ НА СВЧ (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности для измерения поверхностного сопротивления вы сокотемпературн ых с верх п роводн иков.

Сущность изобретения: заключается в взаимодействии исследуемого материала с электромагнитным полем резонатора и измерении добротности последнего, резонатор выполняют открытым диэлектрическим (ОД P) и дополнительно измеря ют собственную добротность ОДР, удаленного от проводящей поверхности не менее, чем на половину рабочей длины волны, а расчет поверхностного сопротивления проводят по формуле. буется специальной технологии изготовлеПоставленная цель достигается тем, что в известном способе определения поверхностного сопротивления проводящих материа- Q) лов на СВЧ. заключающемся в измерении (1 собственной добротности диэлектрического у резонатора Qo, в размещении диэлектриче- у ского резонатора нэ поверхности исследуемого образца и измерении собственной добротности диэлектрического резонатора

Oo и реаонанснои частоты f и олределе- ) и нии поверхностного сопротивления R>, до- а полнительно определяют крутизну перестройки резонансной частоты ДР по рас- . стоянию между исследуемым образцом и диэлектрическим резонатором д1

1 — -%1, 1835506 а поверхностное сопротивление R> исследуемого образца определяют по формуле г/ до f cr Qk> 7 где: Огг=(0о д- Кг 00 У:

Кг — коэффициент зависящей от параметров ДР; 10 р — относительная магнитная проницаемость исследуемого образца.

Резонатор изготавливается из диэлектриков с низкими диэлектрическими потерями, таких как монокристаллический кварц, лейкосапфир(д д = 10 10 6). При этом собственная добротность ДР ограничена только диэлектрическими потерями и значительно превышает добротность металлических объемных резонаторов (при 20

300 к в 5-10 раз, а при охлаждении до криогенных температур 100-1000 раз).

Образец для исследуемого проводящего материала прижимается к плоской торцевой поверхности ДР. Измерение R> 25 проводится по изменению собственной добротности ДР с прижатым образцом относительно собственной добротности ДР, удаленного от проводящей поверхности на расстояние не менее половины рабочей 30 длины волны.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что расчет поверхностного сопротивле- 35 ния Rs проводят по измерению собственной добротности Q g ДР, расположенного непосредственно на испытуемом образце с учетом крутизны перестройки резонансной частоты ДР исследуемым образцом. 40

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема установки для измерения поверхностного сопротивления проводников, реализующая предлагаемый способ.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1, -45 направленный ответвитель 2, вентиль 3, поляризационный аттенюатор 4, диэлектрический волновод 5, измерительную ячейку 6 с диэлектрическим резонатором 7 и исследуемым проводящим образцом 8, СВЧ-детек- 50 тар 9, индикатор 10, частотомер 11.

На фиг.2 показана измерительная ячейка 6, в которой размещен резонатор 7, жестко закрепленный на металлическом подвижном штоке 12 с пружиной 13, обеспечивающей постоянное давление резонатора на исследуемый образец 8, который расположен на металлическом основании

14, Перемещение штока 12 осуществляется регулирующим винтом 15, а его фиксация— винтом 16.

Н а фиг.3 и редставлены экспериментальные результаты определения поверхностного сопротивления Rs проводящих материалов.

В отсутствие исследуемого металлического образца 8 в ячейке 6 диэлектрический резонатор (ДР) 7 с азимутальными колебаниями возбуждается с помощью диэлектрического волновода 5 сигналом генератора

СВЧ 1. Прошедший СВЧ сигнал детектируется СВЧ-детектором 9 и регистрируется индикатором 10, На частотах f, совпадающих с резонансными частотами ДР, наблюдаются резонансы в прошедшем сигнале.

По полуширине резонансной кривой и глубине резонансного "провала" определяются значения нагруженной добротности Ql. коэффициента связи Р и собственной добротности Оо = Оп (1 + P) для последовательности резонансных частот f для колебаний НЕп,1,1, Формула изобретения

Способ определения поверхностного сопротивления проводящих материалов на

СВЧ, заключающийся в измерении собственной добротности диэлектрического резонатора 00, в размещении диэлектрического резонатора на поверхности исследуемого образца и измерении добротности собственно диэлектрического резонатора Оо0резонансной частоты f и определении поверхностного сопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, дополнительно определяют крутизну перестройки резонансной частоты диэлектрического резонатора по расстоянию между исследуемым образцом и диэлектрическим резонатором

at 1 я и

Й=О а поверхностное сопротивление исследуемого образца определяют по формуле

W/4/40 f 0 г

0+V7T

Q гт =(Оо0- Кг Оо )-; где Йг — коэффициент, зависящий от параметров диэлектрического резонатора; 4 — относительная магнитная проницаемость исследуемого образца.

1835506

ks

0,4

0,3

0,Е

f, Р

Составитель В.Костромин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор M.Керецман

Редактор M.Кузнецова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2980 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5