JPH03502728A - 物質内の誘電率測定方法および装置 - Google Patents

物質内の誘電率測定方法および装置

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JPH03502728A
JPH03502728A JP63508342A JP50834288A JPH03502728A JP H03502728 A JPH03502728 A JP H03502728A JP 63508342 A JP63508342 A JP 63508342A JP 50834288 A JP50834288 A JP 50834288A JP H03502728 A JPH03502728 A JP H03502728A
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メルチャー,ジェイムズ アール.
ザレツキ,マーク シー.
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の号   i  ゛および [発明の背景] 本発明の技術的分野は、誘電性測定に関し、特定すると、複合的誘電率測定から 物質の物理的性質を推定する物質の空間的尋問乃至測定技術に関する。
製造などの最中における物質の誘電体測定が、益々一般的になりつつある0例え ば、現在では、重合体複合材料から成形される部品内の硬化の進行を測定するた めに、オンライン監視デバイスが入手できる。この種のモニタは、普通、部品の 一部に埋め込まれ、そしてその部分は後続の仕上げ作業中切除される。複合体の 複合的乃至複素誘電率の変化を測定することによって、硬化の状態が推定できる 。この種のセンサは、加熱や冷却速度、あるいは加えられる圧力の大きさのよう な種々の製造パラメータを制御したり変更したりするのに使用できる。
硬化しつつある重合体内に埋め込まれたセンサによる誘電特性のA、仁測定は、 硬化中やその他の物質の性質について有用なデータを与えることができる。詳述 すると、1983年12月に5enturia等に付与された米国特許第4゜4 23、372号は、IHz −10k)lzの周波数範囲のA、C,測定が硬化 についての信頼できる指示インジケータであり得ることを開示している。また、 重合体物質を硬化するための自動プロセス制御システムとして、1983年8月 にZsolnay等に発行された米国特許第4.399.100号および198 5年1月にZso 1nay等に発行された米国特許第4.496゜697号も 参照されたい。
硬化中型合体の誘電体特性の変化を測定するための従来のセンサは、普通、米国 特許第4,399.100号または第4、496.697号に開示されるものの ような簡単な平行板コンデンサとして形成されるか、米国特許第4.423.3 71号に開示されるもののような平坦な挟込み型コンデンサとして形成されるか のいずれかである。これらのセンサの実用性は、それらがパラメータ分布を分解 するに十分の情報を提供できないことによって限定される。不均質性の推測が、 一時的周波数応答情報から試みられることが時々あるが、この方法は、独特の分 布を与えず、問題とする物質の周波数分散が仮定であるということを過程しない と実施できない。
かくして、より良い誘電率測定デバイスおよび方法の提供が必要性である。詳述 すると、空間的プロフィルを横切って物質の物理的性質を決定するため物質の非 破壊的尋問乃至測定を行なうより良いデバイスおよび方法の必要性が存在するの である。
[発明の概要] 本発明によると、複数の波数の尋問により物質の誘電率の空間的プロフィルを測 定するためのデバイスおよび分析技術が開示される。ある数の異なる基本波長( または波数)を定める電極構造体が提供される。電極構造体から生ずる空間的に 周期的な尋問信号(一時的周波数「ω」の)は、波数(rkJ)に依存して、被 分析物質により種々の程度に減衰され、それにより複合的誘電体プロフィルの導 出を可能にする。
本明細書に開示される技術は、誘電率測定技術に対する「ω−に賦課」手法と称 される。空間的に周期的な電界が、波数コントローラの制御下で電極構造体を介 して物質上に賦課される。電極構造体は、物質表面にあってもよいし、埋め込ま れてもよい、電極はまた、この電界に応答して電極上に誘起される電荷に対する 物質の影響を測定するのにも使用される。性質が電極構造体に垂直な座標距離X にのみ依存して変わるとき、複合的誘電率の空間的な分布は、波数を変えること によって、一時的周波数ωの関数として推定される。
本発明に従うセンサは、重合体硬化の監視やセンサの埋込みを許容しない部品の 製造に有用のみならず、一般的に、塗料からの溶剤の蒸発除去、被覆からの水分 の除去、半導体中へのドーパントの拡散および材料の被着のような種々の他の材 料の変化の監視に有用である。
1実施例において、電極構造体は、同心的に巻かれたスパイラル電極配列により 形成でき、波数コントローラは、基本波数を定めるように複数組の電極に電圧を 印加する電子スイッチにより実施され得る。他の例示の実施例においては、電極 配列は、複数の基本波数を定める複数の異なる寸法の、別個の電極対(例えば挟 合わせ対)より成る。いずれの場合にも、誘電率分析装置は、異なる波数にて電 極により感知される生じたレスポンスを、仮想モデルに基づく予測と比較して、 物質内の誘電率の空間的プロフィル乃至分布を導出する。
以下においては、本発明を特定の実施例との関連において説明するが、技術に精 通したものであれば、本発明の技術思想から逸脱することなく、種々の変更や付 加や除去をなし得ることを理解されたい0例えば、1つの例示の実施例において 、方形スパイラルの同心巻き電極が図示されている。明らかなように、電極配列 は、複数組の電極が物質の尋問の目的のため異なる波数を定めることができる限 り、種々の他のスパイラル型の(すなわち丸型スパイラル)代替幾何形状を採る ことが出来よう。
さらに、インダクタンスや、種々の波長にて電気的に誘起される磁界に対する物 質、フィルム、被覆等の透磁率の測定に基づいて、類似の装置および方法が採用 され得る。磁気系においては、磁界は被検下の物質内に複合的インダクタンス応 答を誘起し、これが類似のインダクタンス分析により空間的プロフィルを推定す るのに使用できる。
本明細書に開示される技術は、物質の機械的特性や、拡散二重層や二相媒体のよ うな不均質電気機械的連続体の特性を推定するのにも使用できる。さらに、空間 プロフィルを評価するための技術は、誘電率の直線的および指数関数的分布、ス テップ関数、および断片的連続的指数関数および断片的直線関数のような種々の 形式のパラメータモデルに基いて行なうことができる。加えて、本明細書に開示 される一次元の空間的プロフィルを推定するための技術は、二次元および三次元 の尋問に拡張できる。
[図面の簡単な説明] 第1図は、本発明に従う誘電体分析装置の全体的概略線図である。
第2図は、第1図の装置において使用するための電極配列の概路上面図である。
第3図は、第1図の装置において使用する波数制御回路および得られた波形の概 路線図である。
第4図は、第1図の装置で使用するための代りの波数制御回路および得られた波 形の概路線図である。
第5図は第1図において使用するための代りの電極配列の概路上面図である。
第6図は、本発明に従う誘電率分析装置の流れ図である。
[詳細な説明] 従来の誘電率測定技術においては、一時的周波数レスポンスは、分子およびドメ インレベル分極やイオン伝導の電界に対する影響を通じて識別される得るような 、物質の属性を研究するのに使用できる。従来形式の誘電体センサにおいては、 平坦な平行電極および電圧源Vがサンプル上に電界百を賦課するのに使用される 。この従来の駆動電極上の電荷がqとして、したがって電流が1=dq/dtと して定義される場合、周波数ωを有する正弦波駆動に対するレスポンスは、下記 のように定義できる。すなわち、 C(ω) = ’3IQ          (1)ここでVおよびqは、電荷 および電圧の複素数振幅である。
複素数表示において、物質内の準静電界は、ガウスの法則、すなわち により電位の複素数振幅φに関係づけられるという必要成分のみをもたしめるの に使用されることが多い、これは、サンプル上に賦課される電界を均一にしよう としてなされる。しかしながら、複素誘電率εは、実際にはXとともに変わるこ とが多い、この結果、電界はXとともに変り、サンプルは均一な電界を受けるこ とができない、不均一誘電率は、測定された一時的周波数レスポンスにおいて明 らかである。しかして、測定された一時的周波数レスボスは、それぞれ下記の式  (2)および(3)を書くことによりにより誘導できる。
dx dx これらの式を第1の平坦な電極、 X :  0.第2の平行板電極、 x =  h、間で積分し、そして電位がx=0において○であり、x=h  において 印加電圧Vであるという条件を使用すると、下記の容量が得られる。
ここで第1電極の面積はAである。それゆえ、単一の一時的周波数におけるC( ω)の測定は、よくても複合的電率の空間的平均しか与えない0局部的複合的誘 電率の周波数依存性に関する仮定を用いると、全一次的周波数レスポンスを使用 して、特定の属性の不均一性を識別することができる。しかしながら、この仮定 をなすための必要性のため、複合的誘電率の基になる物理的機構(分子またはイ オンダイナミックスのような)に関して得られる追加の情報の種類が強く制限さ れる。さらに、複合的誘電率の実際の空間的分布と一時的周波数レスポンス間に は独特の関係がない、これは、所与の周波数にて、同じ複素容量を引き起こす多 くの異なる分布があることを明らかにする第6図から分かる。X= a  の近 傍から来る積分に対する貢献度は、x=b  におけるそれと交換でき(aおよ びbはx=0およびx=h間における任意の1対の値である)、シたがって積分 は同じとなろう。
したがって、一時的周波数レスポンスから空間的分布の独特の推測はあり得ない 。
本発明は、複合的誘電率の性質が電極構造体に垂直な座標Xにのみ依存するとき 、空間周波数レスポンス(優勢波数にの関数としてのレスポンス)を使用して、 複素誘電率の空間的分布を推定する装置および方法を開示するものである。この 手法は、準静電電界の性質を利用する。もしも電界が一方向y(電極配列の平面 における周期性の方向)において周期的であるように形成されていると、電界は 、一般に、波長λ= 2π/kに逆比例する速度で、垂直方向Xで崩壊する。か くして、もしも空間的に周期的な配列の電極が、電位を賦課しそしてその表面上 に誘起される生じた電荷を感知するのに使用されれば、短い波長に対するレスポ ンスは、電極のすぐ近傍における物質の誘電率を反映することになる。より長波 長の電極は、すぐ隣接する物質の誘電率をサンプルするだ゛けでなく、その上そ れを増大する。波長がさらに増大すると、感知表面からの増大する範囲における 誘電率が測定に影響を与える。以下には、波数(波長)の関数としてなされた測 定から誘電率プロフルを効率的に再構成するための装置および方法が開示されて いる。
第1図に示される1つのω−に型の誘電率測定装置10においては、空間的に周 期的な電界が、物質12の表面の電極配列14により物質12に賦与される。電 極配列は、高導電性物質により裏打ちされた絶縁性材料の基板上に形成できる。
サンプル12は、一般に電極配列に垂直な方向Xにおいて不均一であるが、この サンプルが電極直上に示されている0図示の装置において、1組の電極は、波数 コントローラ16により正弦波的に変化する電圧VOで駆動され、他方他の1組 の電極は、電位vrを測定する高インピーダンス電子装置の誘電率分析装置に接 続されている0代りに、後者の電極は、任意の負荷で終端でき、測定は感知電圧 または感知電流のいずれかの分析装置18により行なうことができる。
単一表面上に都合よく構成でき、波長が端子接続により変更できる電極システム が、第2図に示されている。
図示の例において、12の電極が、スパイラルを形成しており、放射方向におい て周期性の方向yは、1つのスパイラルを構成する4つの部分にそれぞれ垂直で ある。
電極は、最短波長用に接続されていると、第3図の頂部にスイッチ位置に+によ り示される電位を有する。この12電極系においては、第3図にに= にビ一一 −Lにより例示されるように電極端子の適当な接続によって得られる4つの波長 が存在する。
個々の電極端子を切り換えることによって可変波長を達成する他の波数制御シス テムは、第4図に示されている。第4図の構造体上に位置づけられる電極平面電 位分布のスケッチにおいては、10の電極で1つの波長な構成するように接続が なされており、3つがV、の電位を有し、3つがV、の電位を有し、そして4つ が浮遊している。これらの後者の電極は、高調波(隣接電極のエツジ間の結合の ため惹起される)がレスポンスを支配するのを防ぐのに使用される。高調波の影 響を最小にする他の方策においては、センサ電極と同電位の保護電極が採用でき る。
他の実施例が第5図に示されているが、この実施例においては、電極配列は、1 組の異なる寸法の別個の電極対より成る。第5図の例示の実施例において、電極 対は相互に挟み込まれており、やはり、高導電性物質により裏打ちされた絶縁性 物質の基板上に形成されている。電極と対面するサンプルが多対に隣接して同じ 誘電率プロフィルを有するならば、各々から得られる測定値は所望のデータを提 供する。
電極配列のレスポンスの測定値は、利得Gを定める。
しかして、利得は、レスポンスの大きさおよび位相の両方を反映する複素量であ る。第1図に示される場合、利得はVF/ V。とじて定めることができる。複 合的誘電率の分布を決定するに際して使用されるべきデータは、主波数に、、  j =  1−−−−Nにて測定される1組の利得G=G。
より成る。
G Taa@Bur@m ”  G11(ω、に、)、に=にビーーーkH(7 )主波数は、下式により波長すなわち周期性の長さλJに関係づけられる。
に、= 2π/ λ、(8) 波長は第3図および第4図に例示されている。以下において、添字jにより指示 されるデータは、波長の増加すなわち波数の減少の順序であるように採られてい る。
複合的誘電率分布の種々の表示法を使用できる1例えば、分布は、各々均一な誘 電率を有する層によって表わすことができる0代わりに、各層は指数関数的分布 を採り得る。各表示には、lまたは複数の界面にて複合的面誘電率を有する可能 性が包含される。複合的面誘電率がなければ、表示は、それぞれ「階段ステップ 」関数および断片的連続的関数により、分布を近似できる。
「直接的問題」は、データから分布を推断するための基準である。ここで、目的 は、誘電率の分布が与えられて、利得を予測することである0分布を推定するに 際して電極配列の幾何形態と関連するエラーを防ぐために、電極の有限の幅およ び間隔ならびに電極の性質を考慮に入れた直接問題の解決法を提供することが望 ましい、これは、次に説明されるように、反転の手順が短波長から長波長に進む 場合特にそうである、幾何形態の影響を考慮に入れるためには有限差および有限 要素数値法を使用できるが、電界の空間的フーリエ分解法に基づく配列技術が、 直接的問題の十分に適合することが分かった。
フーリエ分解手法を使用すると、電極配列が媒体と接続するところで課される込 み入った境界値の問題は、電極配列と媒体間の界面の電極間の部分上の電位分布 を、配列電位V、を有する断片的連続電位(電位は継ぎ合わされる)で表わすこ とによって解決される。
物質の性質の分布が与えられると、北面容量密度C7を予測することができる。
これは、(媒体の電極構造体との界面の平面における)媒体の、その面における 複合的電位に対する複合的電気変位レスポンス、すなわち波数に、をもつ純粋に 正弦波的空間分布および角周波数ωをもつ純粋に正弦波的時間変動を有するその 面における複素電位に対する媒体の複合的電気変位レスポンスである。
電極の上方そして電極間の界面における電界も(ここはおそらく電極間の界面に おける吸収された若干イオン化された物質に起因して、複合的面誘電率を有する 可能性を有する)、そのフーリエ成分により表わされる。これらの電界は、つい で収集電位V、の数値的評価により、媒体の電界と一貫的になされ、そしてこれ により、回路のアドミッタンスを評価することが可能となる。これらのアドミッ タンスは、任意形式の終端に関するレスポンスを表わす。
利得が、駆動電圧に対する出力電圧の複素比として定められる特定の場合、γ目 、γ目およびγ2□が電極配列および被測定媒体の組合せを表わすr piJ回 路網のアドミッタンス、そしてγβが出力電圧を測定するのに使用される回路の インピーダンスとすると、利得は、同じ回路要素は、レスポンス電流を予測する のに使用できる。これは、例えば、媒体が関係する周波数範囲で比較的損失があ る場合に適当であろう。
反転法は、1群の直接的問題を解決することができることを基礎とする0反転法 は、適当な範囲の賦課される主波長に亙りなされる利用可能な別個の利得測定か ら、表示を完成するのに必要とされる別個の特性を推測しなければならない、こ れらは、式7により集約される利得測定である。一般に、電極配列に近接する分 布を分解するに十分短い波長に及び、所望の深さに至る物質の性質を反映するた め、電界を物質中に十分深く延在せしめるに十分長い波長にて終るように、Nの 利得が測定される。適正に設計された電極および極端な変動を受けない性質の物 質の場合、プロフィルは、はぼ174波長の深さまで感知される。一般に、反転 法は、そのとき、これらのNの測定から誘電率分布を記述するNのパラメータの 識別を可能にする1階段ステップ近似の場合、複合的誘電率の分布は、ステップ のNの複合的誘電率により表わされることになろう、(恐らく指数的)関数が連 続的態様で継ぎ合わせられる場合、Nの識別された誘電率は、滑らかな分布が一 緒に継ぎ合わせられる位置の誘電率となろう、いずれにしても、複合的面誘電率 が導入されると、追加のデータの必要性が賦課される。かくして、適当な範囲の 波長に亙るNの測定を用いると、階段ステップ的または断片的分布のいずれかを 記述するN−SのパラメータおよびSの複合的面誘電率を推定することが可能と なろう。
反転法は、同じ周波数で行われた測定値を使用して実施できることに注目するこ とが重要である。それゆえ、誘電率分布は、各周波数で推定できる。一時的周波 数レスポンスに固有の情報は、保存され、他のパラメータ識別目的のために利用 できる。(−例は、媒体の種々の深さで起こるような、分極機構間の識別や分極 およびイオン移動現象間の識別であろう、) 実験データからのパラメータの評価は、測定利得と直接法により予測される利得 との差であるエラーを定めることにより形式化できる。
e =Gs*as+area−G (θ) pr−a+−t−n  (10)こ こで、θは評価されるべき1または複数のパラメータリスト、eは異なる利得と 関連するエラーのコラムベクトルである。
もしも、ここに使用される例示におけるように、測定されるべきパラメータと同 数の被測定パラメータがあれば、評価法は、下記の式を得るθの値を見出すこと に帰する。
e(θ) = 0           (11)パラメータ以上の測定値があ れば、評価プロセスは、上記のエラーとそして恐らくは重みづけ関数に基づく二 次ノルムの最小化であるということができる。
第6図に示されるように、評価の問題は、やはり準静電界の性質を利用すること によって、一連の単一パラメータ評価(または恐らく2パラメ一タ評価)に変換 できる0例えば、不均質性が滑らかであると仮定する。そのとき、最短波長で測 定されたG、(Kl)が、電極にもつとも近い物質の複合的誘電率を推定するた めに単一層モデルと一緒に使用される。このパラメータが手に入れば、若干外側 の物質の複合的誘電率が、次のより長い波長で測定された利得c、 (ka)か ら決定できる。第1のステップと同様に、この評価は、媒体に対する二層モデル における第2の層の複合的誘電率の単一パラメータ評価に帰する。 この手順に 続いて、測定された利得c、(Mは、jパラメータにより複合的誘電率を表わす モデルと一緒に使用され、そしてそのパラメータの最後のものは、単一パラメー タ評価をなすため、電極からさらに遠い(そしてその測定の波数に基き、電極か ら約1/4波長の)層と関連せしめられる。短い波長から長い波長までデータを 通って最初のバスがなされてしまうと、したがって電極の外側に向かって行われ るプロフィルの一連の単一パラメータ評価を遂行すると、パラメータは、再び短 波長から長波長までデータ中をパスすることによりパラメータは改善される。こ れらの相続く反復に際して、評価されつつある層以外の層のパラメータは、最後 の評価の際のそれらの値と見なされる。
最適のパラメータ評価方式は、複合的誘電率分布のすべての妥当な知識を利用す る0例えば、物質が実際に1または複数の別個の層からなり、その界面を横切っ て、複合的誘電率が急激な変化を受けることが予測されることが分か、っていれ ば、層の1または複数のものが実際の物理的眉間の境界を表わすようなモデルが 使用される。
このような急激な変化の位置が分からなければ、パラメータ評価方式は、かかる 境界の位置が評価されつつあるパラメータの位置となる方式とし得る。ある場合 には、反転は、lまたは恐らく一連の複数のパラメータ評価に減ぜられるのがも っともよい、技術に精通したものであれば、ここに開示される単一パラメータ評 価技術は、複数パラメータの同時的評価に容易に一般化できよう。
以上本発明を好ましい実施例について説明したが、技術に精通したものであれば 、本発明の技術思想から逸脱することなくし、ここの示される実施例から種々の 変化、変更をなしえるものであることを理解されたい。
蜂書(内容に変更なし) 浄書(内存に変更なし) 手続ン甫正書(方式) %式% 事件の表示  PCT/US8810331、発明の名称  物質内の誘電率測 定方法および装置補正をする者 事件との関係         特許出願人名 称  マサチューセッツ イン スティテユート オブテクノロジー 住 所 東京都中央区日本橋3丁目13番11号補正の対象 図面の翻訳文                1通補正の内容  別紙の通り 図面の翻訳文の浄書(内容に変更なし)国際調査報告 国際調査報告   PCTAIS 88103319

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物質内に電位を賦課しかつ生じた電気的レスポンスを感知することができ る電極配列と、 該電極配列に接続され、該電極の複数組に電圧を印加し、物質内に賦課される前 記電位と関連される基本波数を定める波数コントローラと、 該波数コントローラに接続されていて、異なる波数において前記電極配列により 感知される生じたレスポンスを予測値と比較して、物質内における誘電率の空間 的プロフィルを導出するための手段を備える誘電率分析装置と を備えることを特徴とする物質の誘電特性測定装置。
  2. (2)前記電極配列が複数の同心的に巻かれたスパイラル電極より成る特許請求 の範囲第1項記載の誘電特性測定装置。
  3. (3)前記電極配列が、複数の基本波数を定める複数の別個の電極対より成る特 許請求の範囲第1項記載の誘電特性測定装置。
  4. (4)前記電極対が挟合せ電極対である特許請求の範囲第3項記載の誘電特性測 定装置。
  5. (5)前記波数コントローラが、少なくとも1つの電圧を前記配列の前記電極の 1組に印加するための複数の電子的スイッチを備える特許請求の範囲第1項記載 の誘電特性測定装置。
  6. (6)前記スイッチが、基本波数を定めるため、2つの別個の電圧を前記電極の 別個の組に印加するための手段を備える特許請求の範囲第5項記載の誘電特性測 定装置。
  7. (7)前記スイッチが、浮遊電極を定める手段を備える特許請求の範囲第6項記 載の誘電特性測定装置。
  8. (8)誘電率測定装置が、物質のパラメータモデルに基き複数の波長にて物質の 誘電率を測定するようにプログラムされたマイクロコンピュータであり、改善さ れた空間的プロフィルを得るため反復的分析を遂行ずるための手段を備える特許 請求の範囲第1項記載の誘電特性測定装置。
  9. (9)物質内に電位を賦課しかつ生じた電気的レスポンスを感知するように構成 された電極配列を物質と接触するように配置し、 前記電極複数組により定められる複数の波数にて物質を尋問し、 複数の波長において生じた電気的レスポンスを感知して、物質の少なくとも1種 の性質の空間的プロフィルを導出する 諸段階を含むことを特徴とする誘電特性測定方法。
  10. (10)前記の物質を尋問する段階が、物質を複数の波長にて逐次的に尋問する ことを含む特許請求の範囲第9項記載の誘電特性測定方法。
  11. (11)前記の物質を尋問する段階が、複数の波長にて物質を同時に尋問するこ とを含む特許請求の範囲第9項記載の誘電特性測定方法。
  12. (12)前記の電気的レスポンスを感知して空間的プロフィルを導出する段階が 、 最短の波長における利得を測定して、第1の物質層に対するプロフィル評価値を 導出し、少なくとも1つのより長い波長で利得を測定して、後続の物質層に対す るプロフィル評価値を導出する ことを含む特許請求の範囲第9項記載の誘電特性測定方法。
  13. (13)前記第1および後続物質層に対する前記評価値を得るためパラメータモ デルを採用することを含む特許請求の範囲第12項記載の誘電特性測定方法。
  14. (14)前記層を表わすため直線モデルが採用される特許請求の範囲第13項記 載の誘電特性測定方法。
  15. (15)前記層を表わすため指数関数モデルが採用される特許請求の範囲第13 項記載の誘電特性測定方法。
  16. (16)前記層を表わすため連続的モデルが採用される特許請求の範囲第13項 記載の誘電特性測定方法。
  17. (17)前記層を表わすためステップ関数モデルが採用される特許請求の範囲第 13項記載の誘電特性測定方法。
  18. (18)改善されつつある層以外の全層の先行の評価値に基いて各層の評価を改 善することを含む特許請求の範囲第13項記載の誘電特性測定方法。
  19. (19)前記の評価を改善する段階が、パラメータモデルヘの最適の適合が得ら れるまで各層に対して反復される特許請求の範囲第18項記載の誘電特性測定方 法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05103767A (ja) * 1991-02-05 1993-04-27 General Electric Co <Ge> 動作効率向上のために誘電体をそなえたnmr無線周波コイル
WO2006025215A1 (ja) * 2004-08-31 2006-03-09 Niigata University 不均一電場を使用した非極性複合分子の運動の電気的検出法
JP2009505854A (ja) * 2005-08-23 2009-02-12 エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー サンドイッチ部品を製造する方法およびプレス機
US7676953B2 (en) 2006-12-29 2010-03-16 Signature Control Systems, Inc. Calibration and metering methods for wood kiln moisture measurement
JP2013253827A (ja) * 2012-06-06 2013-12-19 Fujitsu Ltd 誘電率測定装置及び誘電率測定方法

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381333A (en) * 1991-07-23 1995-01-10 Rensselaer Polytechnic Institute Current patterns for electrical impedance tomography
US5453689A (en) * 1991-12-06 1995-09-26 Massachusetts Institute Of Technology Magnetometer having periodic winding structure and material property estimator
EP0549010B1 (en) * 1991-12-20 1996-02-07 General Motors Corporation Water drop sensor
US5211477A (en) * 1992-05-29 1993-05-18 Ford Motor Company Method and apparatus for simultaneous differential scanning calorimetry and microdielectrometry
CA2080067C (en) * 1992-10-07 2001-02-06 Stuart Inkpen Device and method for identifying and quantifying layered substances
DE69320053T2 (de) * 1992-10-07 1999-04-29 Instrumar Ltd Vorrichtung und verfahren zur identifizierung und quantifizierung von geschichteten substanzen
US5394097A (en) * 1992-11-24 1995-02-28 Bechtel; Friend K. Dielectric sensor
US6657429B1 (en) 1995-08-25 2003-12-02 Jentek Sensors, Inc. Material condition assessment with spatially periodic field sensors
US5793206A (en) * 1995-08-25 1998-08-11 Jentek Sensors, Inc. Meandering winding test circuit
US6781387B2 (en) 1997-01-06 2004-08-24 Jentek Sensors, Inc. Inspection method using penetrant and dielectrometer
US6486673B1 (en) 1997-01-06 2002-11-26 Jentek Sensors, Inc. Segmented field dielectrometer
WO1998030921A2 (en) * 1997-01-06 1998-07-16 Jentek Sensors, Inc. Magnetometer and dielectrometer detection of subsurface objects
WO1998040732A1 (en) * 1997-03-13 1998-09-17 Jentek Sensors, Inc. Magnetometer detection of fatigue damage in aircraft
WO1999022231A1 (en) 1997-10-29 1999-05-06 Jentek Sensors, Inc. Absolute property measurement with air calibration
WO1999026062A1 (en) * 1997-11-14 1999-05-27 Jentek Sensors, Inc. Multiple frequency quantitative coating characterization
AU3983999A (en) * 1998-05-12 1999-11-29 Jentek Sensors, Incorporated Methods for utilizing dielectrometry signals using estimation grids
US7161350B2 (en) 1999-09-07 2007-01-09 Jentek Sensors, Inc. Method for material property monitoring with perforated, surface mounted sensors
GB2396427B (en) * 1999-09-20 2004-10-13 Jentek Sensors Inc Method of monitoring damage at a fastener using an eddy-current sensor
US7824244B2 (en) * 2007-05-30 2010-11-02 Corning Incorporated Methods and apparatus for polishing a semiconductor wafer
GB2400445B (en) * 1999-09-20 2004-11-24 Jentek Sensors Inc Testing substrate using eddy-current sensor arrays
CA2385868A1 (en) * 1999-09-20 2001-03-29 Jentek Sensors, Inc. Eddy-current sensor arrays
US6727691B2 (en) 2000-06-26 2004-04-27 Jentek Sensors, Inc. High resolution inductive sensor arrays for material and defect characterization of welds
US6966235B1 (en) * 2000-10-06 2005-11-22 Paton Eric N Remote monitoring of critical parameters for calibration of manufacturing equipment and facilities
US6992482B2 (en) * 2000-11-08 2006-01-31 Jentek Sensors, Inc. Magnetic field sensor having a switchable drive current spatial distribution
US7385392B2 (en) * 2000-11-13 2008-06-10 Jentek Sensors, Inc. Eddy current sensing arrays and system
US6784662B2 (en) 2001-03-19 2004-08-31 Jentek Sensors, Inc. Eddy current sensor arrays having drive windings with extended portions
US6941004B2 (en) * 2001-12-06 2005-09-06 Motorola, Inc. Method and apparatus for asperity sensing and storage
US7526964B2 (en) * 2002-01-25 2009-05-05 Jentek Sensors, Inc. Applied and residual stress measurements using magnetic field sensors
DE10207425A1 (de) * 2002-02-21 2003-09-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Meßgerät zur Ortung eingeschlossener Objekte
US20040004475A1 (en) * 2002-04-22 2004-01-08 Jentek Sensors, Inc. High throughput absolute flaw imaging
JP2003338499A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Tokyo Electron Ltd 膜形成方法及び膜形成装置
US20030231024A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-18 Luque Phillip R Capacitive media resistivity, dialectic constant, and thickness sensor
GB2418254A (en) * 2003-01-21 2006-03-22 Jentek Sensors Inc Process control and damage monitoring
US20050007106A1 (en) * 2003-05-23 2005-01-13 Jentek Sensors, Inc. Hybrid wound/etched winding constructs for scanning and monitoring
US20050017713A1 (en) * 2003-06-09 2005-01-27 Jentek Sensors, Inc. Weld characterization using eddy current sensors and arrays
US7248041B2 (en) 2003-07-28 2007-07-24 Cummins, Inc. Device and method for measuring transient magnetic performance
US7161351B2 (en) * 2003-09-03 2007-01-09 Jentek Sensors, Inc. Hidden feature characterization using a database of sensor responses
US7188532B2 (en) * 2003-09-08 2007-03-13 Jentek Sensors, Inc. Self-monitoring metals, alloys and materials
US7696748B2 (en) * 2003-10-10 2010-04-13 Jentek Sensors, Inc. Absolute property measurements using electromagnetic sensors
US7239150B2 (en) * 2003-10-24 2007-07-03 Troxler Electronic Laboratories, Inc. Pavement material microwave density measurement methods and apparatuses
US7106055B2 (en) * 2003-11-14 2006-09-12 Jentek Sensors, Inc. Fabrication of samples having predetermined material conditions
US7028893B2 (en) * 2003-12-17 2006-04-18 Motorola, Inc. Fingerprint based smartcard
US7451657B2 (en) * 2004-01-16 2008-11-18 Jentek Sensors, Inc. Material condition monitoring with multiple sensing modes
US20060076952A9 (en) * 2004-02-12 2006-04-13 Jentek Sensors, Inc. Segmented field sensors
US8981018B2 (en) * 2004-03-15 2015-03-17 Jentek Sensors, Inc. Internal material condition monitoring for control
US6965836B2 (en) * 2004-04-19 2005-11-15 Battelle Energy Alliance, Llc Method and apparatus for two dimensional surface property analysis based on boundary measurement
US20070069720A1 (en) * 2004-09-17 2007-03-29 Goldfine Neil J Material characterization with model based sensors
US7289913B2 (en) * 2004-10-08 2007-10-30 Jentek Sensors, Inc. Local feature characterization using quasistatic electromagnetic sensors
US20060141804A1 (en) * 2004-12-28 2006-06-29 Goodman Cathryn E Method and apparatus to facilitate electrostatic discharge resiliency
US20060244443A1 (en) * 2005-01-28 2006-11-02 Goldfine Neil J Material condition assessment with eddy current sensors
WO2006082334A1 (fr) * 2005-02-04 2006-08-10 Commissariat A L'energie Atomique Procédé réalisation d'une tête de contrôle à courants de foucault de grande dynamique et de haute résolution spatiale
US7280940B2 (en) * 2005-03-07 2007-10-09 Jentek Sensors, Inc. Segmented field dielectric sensor array for material characterization
US20070029997A1 (en) * 2005-05-02 2007-02-08 Goldfine Neil J Test circuit with drive windings and sense elements
US7626393B2 (en) * 2005-05-06 2009-12-01 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus and method for measuring movement of a downhole tool
US7528598B2 (en) * 2005-06-22 2009-05-05 Jentek Sensors, Inc. Fastener and fitting based sensing methods
US20070025599A1 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 Garcia Carl N Sensor array spherical member barrier apparatus and method
US7533575B2 (en) * 2006-02-03 2009-05-19 Jentek Sensors, Inc. Quasistatic magnetic and electric field stress/strain gages
US7451639B2 (en) * 2006-03-07 2008-11-18 Jentek Sensors, Inc. Engine blade dovetail inspection
US7479790B2 (en) * 2006-11-09 2009-01-20 The Boeing Company Capacitive plate dielectrometer method and system for measuring dielectric properties
EP2160582B1 (en) 2007-06-12 2016-09-07 Jentek Sensors, Inc. Torque and load monitoring using magnetic sensor arrays
US7948233B2 (en) * 2008-10-07 2011-05-24 General Electric Company Omnidirectional eddy current array probes and methods of use
US8482300B2 (en) * 2009-01-28 2013-07-09 Massachusetts Institute Of Technology System and method for providing electromagnetic imaging through magnetoquasistatic sensing
US8928316B2 (en) 2010-11-16 2015-01-06 Jentek Sensors, Inc. Method and apparatus for non-destructive evaluation of materials
KR101721533B1 (ko) * 2011-02-24 2017-03-30 삼성전자주식회사 휴대 단말기에서 터치 센서의 터치 감도 조절 방법 및 장치
EP2574912B1 (en) * 2011-09-29 2019-12-04 ABB Schweiz AG Arrangement for crack detection in metallic materials
US9255875B2 (en) 2011-10-25 2016-02-09 Jentek Sensors, Inc. Method and apparatus for inspection of corrosion and other defects through insulation
US10145837B2 (en) 2013-03-14 2018-12-04 Robert Ernest Troxler Systems and methods for asphalt density and soil moisture measurements using ground penetrating radar
FI20136160L (fi) * 2013-11-21 2015-05-22 Outotec Finland Oy Laite ja menetelmä huoltotarpeen arvioimiseksi
US10732055B2 (en) * 2015-10-30 2020-08-04 Northwestern University Dielectrostrictive sensors for shear stress measurement, process monitoring, and quality examination of viscoelastic materials
CN107807155B (zh) * 2016-09-08 2021-05-11 中国科学院工程热物理研究所 一种ect/mwt双模态成像传感器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3686564A (en) * 1970-10-08 1972-08-22 Westinghouse Electric Corp Multiple frequency magnetic field technique for differentiating between classes of metal objects
US4058766A (en) * 1976-06-21 1977-11-15 Agridustrial Electronics, Inc. Multiple-frequency permittivity tester
SU894547A1 (ru) * 1980-03-06 1981-12-30 Всесоюзный заочный машиностроительный институт Устройство дл модул ционного электромагнитного контрол
US4496697A (en) * 1980-12-29 1985-01-29 Lockheed Corporation Automatic process control system for curing polymeric material
US4399100A (en) * 1980-12-29 1983-08-16 Lockheed Corporation Automatic process control system and method for curing polymeric materials
US4423371A (en) * 1981-09-03 1983-12-27 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for microdielectrometry
SU1095101A1 (ru) * 1983-02-08 1984-05-30 Киевский технологический институт легкой промышленности Устройство дл контрол многослойных диэлектриков

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05103767A (ja) * 1991-02-05 1993-04-27 General Electric Co <Ge> 動作効率向上のために誘電体をそなえたnmr無線周波コイル
WO2006025215A1 (ja) * 2004-08-31 2006-03-09 Niigata University 不均一電場を使用した非極性複合分子の運動の電気的検出法
JP2009505854A (ja) * 2005-08-23 2009-02-12 エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー サンドイッチ部品を製造する方法およびプレス機
US8652279B2 (en) 2005-08-23 2014-02-18 Airbus Operations Gmbh Method for producing sandwich components and corresponding press
US7676953B2 (en) 2006-12-29 2010-03-16 Signature Control Systems, Inc. Calibration and metering methods for wood kiln moisture measurement
US8104190B2 (en) 2006-12-29 2012-01-31 Signature Control Systems, Inc. Wood kiln moisture measurement calibration and metering methods
JP2013253827A (ja) * 2012-06-06 2013-12-19 Fujitsu Ltd 誘電率測定装置及び誘電率測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0393068A1 (en) 1990-10-24
CA1288477C (en) 1991-09-03
WO1989003047A1 (en) 1989-04-06
EP0393068B1 (en) 1994-01-19
US4814690A (en) 1989-03-21
US5015951A (en) 1991-05-14
DE3887343D1 (de) 1994-03-03

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