Динамический измерительный конденса-top

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»845185

4r . ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено -25.05.79 (21) 2770449/18-21 (51) М. Кл з с присоединением заявки №вЂ”

Н Ol G 5/16 (23) Приоритет—

Гве даротвеинмй комитет

Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25 (53) УДК 621.319..4 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 17.07.81

Ь - с «, i

1 (72) Авторы изобретения

И. 11. Григас и Р. П. Беляцкас

1 Tlii;ò f

%Х» "- .. .

1

Вильнюсский ордена Трудового Красного Знаменй . государственный университет им. В. Капсукаса (7I) Заявитель (54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНДЕНСАТОР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ .

Известен измерительный конденсатор для- измерения диэлектрических параметров твЕрдых материалов, содержащий корпус, неподвижный и подвижный электроды, микрометрический винт (1). Шток винта с подвижной пластиной соединен посредством шарового шарнира, обеспечивающего параллельность электродов. Однако подобная конструкция не обеспечивает подключения конденсатора к коаксиальной линии для из- мерения на СВЧ.

Наиболее близким по технической сущности является дйнамический измерительный конденсатор, содержащий корпус с раз- 1 мещенными в нем центральным проводником коаксиальной линии и подвижным поршнем (2).

Однако такая конструкция в значительной мере искажает распределение высокочастотного электромагнитного поля и не обеспечивает измерений на СВЧ.

Ввиду малого входного сопротивления конденсатора при К П . r >1, здесь к — волновое число, Х. — диэлектрическая проницаемость образца, r — его радиус, конденсатор становится непригодным для измерения сегнетоэлектриков с 2: ) 10 в сантиметровом диапазоне (см. книгу В. М. Петрова «Диэлектрические измерения сегнетоэлектриков . М., 1972). Уменьшение диаметра центрального проводника несколько расширяет динамический диапазон конденсатора и пределы измеряемых величин, однако при этом резко возрастает погрешность измерения из-за краевых эффектов.

Известный конденсатор не позволяет измерять тонкие и хрупкие нитевидные монокристаллы. Более того, при наличии сильного пьезоэффекта и высокой электромеханической связи механическое воздействие линии существенно искажает измеряемые параметры.

Целью изобретения является расширение пределов измерений.

Достигается это тем, что известный измерительный динамический конденсатор, содержащий корпус с размещенными в нем центральным проводником коаксиальной линии и подвижным поршнем, снабжен диэлектрической шайбой с металлизирован845185 ными T0p IIHM II, раз ме(цепной между центральным проводником коаксн()линой линии и II();l,âèæíûì II(>p Ill ll(причем внешний диаметр i«I ÄI(.I"Ipl«I(.(.l ()i(шайбы равен диаметру центрального к()аксиального проводника.

В II(. I(òð(. пгайбы установлен измеряемый образец, диаметр которого не имеет ограни чений, а дли(на — 2 /р меныпе длины н(счйбы, причем контакт торцовых поверхностей образца выполнен из жидкого металлического сплава, например, индия — галия.

Использование такой конструкции динамического измерительного концентора, приводит к перераспределению полей.в конденсаторе и обеспечивает измерение тонких образцов, например, нитевидных монокристаллов без ограничений на эффективный радиус, при ничтожном краевом эффекте расширяет пределы измеряемой величины диэлектрической проницаемости, причем свободной от механического воздействия, и динамический диапазон при сохранении точности измерений.

На чертеже представлен предлагаемый динамический измерительный конденсатор.

Конденсатор содержит диэлектрическую шайбу 1, размещенную между центральным проводником коаксиальной линии 2 и подвижным порп(нем 3, прижимаемым к шайбе штоком микрометрического винта 4 и возврапгаемого в исходное положение пружиной 5. Центральный проводник 2 удержива T диэлектрические шайбы 6. В корпусе конденсатора 7 полость 8 обеспечивает термостатированис измеряемого образца через отверстия 9. Фишка 10 обеспечивает разборку конденсатора, фишка 11 — присоединение его к коаксиальной измерительной линии. Измеряемый образец 12 установлен в диэлектрической шайбе 1.

В результате перераспределения полей в конденсаторе, содержащем диэлектрическую шайбу, его комплексная емкость с учетом неоднородного распределения полей в кристалле равна — êå!((I()D.()3) рл(P>(e д ()((r(A)г 4%; «о! (з.<уды.y)+óç,(y) (4ф.с,) уЩ )(<) .(p) е„Н,1 Й,(фЯ«i х.

H r,

Р =Кто

J3, = Кг, ф,;

К вЂ” волновое число; г — радиус и  — длина измеряемого кристалла;

E=E((it((6)-комплексная диэлектрическая проницаемость измеряемого кристалла;

5 6(— радиус диэлектрической шайбы; л =лч(» (т66) -комплексная диэлектрическая поницаемость шайбы; у „т -соответствующие функции Бес10 селя; ! (! и g,-функции Неймана;

С> -постоянная Эйлера.

По известным величинам радиуса и длины измеряемого образа, комплексной диэлектрической проницаемости шайбы и комплексной емкости конденсатора, которая определяется по измеренному стандартными метода ми стоячих волн полному входному сопротивлению, определяют комплексную диэлектрическую проницаемость исследуемого образца, по формуле емкости конден 0 сатора.

Наличие диэлектрической шайбы с металлизированными торцами и жидкого контакта образца с линией улучшает контакт шайбы с линией и исключает механическое воздействие на измеряемые параметры, расширяет пределы измеряемой диэлектрической проницаемости до 104 и частотный диапазон до 10 ГГц при сохранении точности измерений, обеспечивает частотные и температурные измерения тонких и хрупких об30 разцов, например, нитевидных монокристаллов сегнетоэлектриков и полупроводников с высокой электромеханической связью без ограничений на эффективный радиус.

Формула изобретения

Динамический измерительный конденсатор, содержащий корпус с размещенными в нем центральным проводником коаксиаль40 НОй ЛИНИИ И ПОДВИжНЫм По0 шнем, ртличающийся тем, что, с целью расширения пределов измерений, он снабжен диэлектрической шайбой с металлизированными торцами, размещенной между центральным проводником коаксиальной линии и подвижным

43 поршнем, причем внешний диаметр диэлектрической шайбы равен диаметру центрального. коаксиального проводника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР № 174273, кл. Н 01 G 5/16, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 41Т527, кл. Н 01 G 5(16, 1972 (прототип}.

845185

Редактор F. Гончар

Заказ 472/4

Составитель А. Салынскии

Тсхред А. Бойкас Корректор Ю.Макаренко

Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! l 3035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4