CN109164304A - 一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法 - Google Patents

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Abstract

一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法，其特征在于，包括如下步骤：校准太赫兹测试系统至矩形波导口；填充大分子材料至矩形波导薄片；使用太赫兹测试系统的两个矩形波导口夹住填充有大分子材料的矩形波导薄片，测试S参数；依据传输反射法，使用S参数提取大分子材料的复介电常数和复磁导率，获得多组复介电常数和复磁导率；利用生物大分子复磁导率的实部接近1的特性，在多组提取结果中，选取复磁导率的实部最接近1的那一组作为最终结果。本发明首次克服了生物大分子材料太赫兹复介电常数提取难点。利用本发明，可方便的获取生物大分子材料复介电常数唯一值。本发明为生物大分子材料应用于工业生产提供宝贵信息。

Description

一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法
技术领域
本发明涉及一种材料复介电常数提取方法。特别是涉及一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法.
背景技术
在将生物大分子材料应用于医药和食品等行业之前，需要获取其分子信息。最常用的方法是X射线测试或者拉曼测试获取生物大分子材料的能量谱，即可得到该大分子材料的信息。但是，这些信息不包含太赫兹频段信息。目前的研究结果表明，生物大分子材料的振动和转动能级落在太赫兹频段，因此，如何测试生物大分子材料的太赫兹参数是一件十分重要的事情。表征材料太赫兹特性的重要参数之一是复介电常数，因此，如何测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数是一件需要被解决的问题。
获得材料复介电常数的经典方法是：将材料切割至波导口尺寸，然后填充进波导，使用传输反射法，测试该材料的S参数，利用S参数计算出材料的复介电常数。但是，计算出结果正确的前提条件是材料的厚度不得超过波长的1/2，否则会出现相位模糊问题，进而引起多解问题。但是在太赫兹频段，常用的波导是矩形波导，且矩形波导内电磁波长度是几毫米甚至几百微米，因此将待测物加工至1/2波长内的厚度并填充进波导很困难。这时，必然出现多解问题，影响复介电常数提取。
为了解决多解问题，已有的方法是：测试两种不同厚度的待测物，获取两组S参数，计算两组复介电常数，重叠解为唯一解。但是，这种方法要求非常高的测量精度，否则会出现无解。因此，在太赫兹频段测试提取材料复介电常数是一个难点问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决了生物大分子材料太赫兹复介电常数提取难题的测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法。
本发明所采用的技术方案是：一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法，包括如下步骤：
1)校准太赫兹测试系统至矩形波导口；
2)填充大分子材料至矩形波导薄片；
3)使用太赫兹测试系统的两个矩形波导口夹住填充有大分子材料的矩形波导薄片，测试S参数；
4)依据传输反射法，使用S参数提取大分子材料的复介电常数和复磁导率，获得多组复介电常数和复磁导率；
5)利用生物大分子复磁导率的实部接近1的特性，在多组提取结果中，选取复磁导率的实部最接近1的那一组作为最终结果。
步骤2)是将大分子材料单油酸甘油酯或单亚麻酸甘油酯或单月桂酸甘油酯填充至0.873mm厚度90GHz-140GHz矩形波导薄片。
本发明的一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法，首次克服了生物大分子材料太赫兹复介电常数提取难点。利用本发明，可方便的获取生物大分子材料复介电常数唯一值。本发明为生物大分子材料应用于工业生产提供宝贵信息。
附图说明
图1是本发明一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法的流程图；
图2a是测试S11的幅值和相位；
图2b是测试S21的幅值和相位；
图3是测试提取复磁导率实部图；
图4是提取的复介电常数唯一值。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法做出详细说明。
本发明的一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法，包括如下步骤：
1)校准太赫兹测试系统至矩形波导口；
2)填充大分子材料至矩形波导薄片；
是将大分子材料单油酸甘油酯或单亚麻酸甘油酯或单月桂酸甘油酯填充至0.873mm厚度90GHz-140GHz矩形波导薄片。
3)使用太赫兹测试系统的两个矩形波导口夹住填充有大分子材料的矩形波导薄片，测试S参数；
4)依据传输反射法，使用S参数提取大分子材料的复介电常数和复磁导率，获得多组复介电常数和复磁导率；
5)利用生物大分子复磁导率的实部接近1的特性，在多组提取结果中，选取复磁导率的实部最接近1的那一组作为最终结果。
下面，结合90GHz-140GHz单油酸甘油酯(一种生物大分子材料)复介电常数提取，来对本发明的一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法进行详细的说明。包括如下步骤：
1、使用40GHz矢量网络分析仪、90GHz-140GHz变频模块搭建太赫兹测试系统，并校准太赫兹测试系统至矩形波导口；
2、填充单油酸甘油酯至0.873mm厚度90GHz-140GHz矩形波导薄片；
3、使用太赫兹测试系统的两个矩形波导口夹住矩形波导薄片，测试S参数，测试结果见图2a、图2b；
4、依据传输反射法，使用S参数提取大分子材料的复介电常数和复磁导率。在提取过程中，方程具有多解；
5、利用生物大分子复磁导率的实部接近1的特性，在多个提取结果中(见图3)，选复磁导率的实部最接近1的那一组结果作为最终结果。因此，在90GHz-92.5GHz频段选取第三组解，在92.5GHz-140GHz选取第四组解。该磁导率对应的复介电常数见图4。
综上所述，利用生物大分子复磁导率的实部接近1的特性，可有效提取单油酸甘油酯90GHz-140GHz复介电常数唯一值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)校准太赫兹测试系统至矩形波导口；
2)填充大分子材料至矩形波导薄片；
3)使用太赫兹测试系统的两个矩形波导口夹住填充有大分子材料的矩形波导薄片，测试S参数；
4)依据传输反射法，使用S参数提取大分子材料的复介电常数和复磁导率，获得多组复介电常数和复磁导率；
5)利用生物大分子复磁导率的实部接近1的特性，在多组提取结果中，选取复磁导率的实部最接近1的那一组作为最终结果。
2.根据权利要求1所述的一种测试提取生物大分子材料太赫兹复介电常数方法，其特征在于，步骤2)是将大分子材料单油酸甘油酯或单亚麻酸甘油酯或单月桂酸甘油酯填充至0.873mm厚度90GHz-140GHz矩形波导薄片。
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