JPH09159706A - マイクロ波共振器 - Google Patents
マイクロ波共振器Info
- Publication number
- JPH09159706A JPH09159706A JP32001295A JP32001295A JPH09159706A JP H09159706 A JPH09159706 A JP H09159706A JP 32001295 A JP32001295 A JP 32001295A JP 32001295 A JP32001295 A JP 32001295A JP H09159706 A JPH09159706 A JP H09159706A
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- Japan
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- microwave
- platinum
- resonator
- cylindrical portion
- lid
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 摂氏１５００度ていどの高温であっても、空
洞共振器法による誘電体の誘電物性値の測定ができるよ
うにする。 【解決手段】 マイクロ波共振器１０の円筒部１１，上
蓋１２，下蓋１３をセラミックスで製作し、円筒部１１
の内周面，円筒部１１に形成した貫通孔１１ａ，１１ｂ
の内周面，上蓋１２の内側面，下蓋１３の内側面に白金
２１，２１ａ，２１ｂ，２２，２３をメタライズする。
白金の厚さは、測定用マイクロ波の周波数と白金の電気
物性とにより決まるマイクロ波の表皮深さ以上の値とし
た。部材をセラミックスにより形成したため高温に耐え
られる。また白金で内面をメタライズしたため、白金に
より囲んだ空間ができマイクロ波の共振が発生する。
洞共振器法による誘電体の誘電物性値の測定ができるよ
うにする。 【解決手段】 マイクロ波共振器１０の円筒部１１，上
蓋１２，下蓋１３をセラミックスで製作し、円筒部１１
の内周面，円筒部１１に形成した貫通孔１１ａ，１１ｂ
の内周面，上蓋１２の内側面，下蓋１３の内側面に白金
２１，２１ａ，２１ｂ，２２，２３をメタライズする。
白金の厚さは、測定用マイクロ波の周波数と白金の電気
物性とにより決まるマイクロ波の表皮深さ以上の値とし
た。部材をセラミックスにより形成したため高温に耐え
られる。また白金で内面をメタライズしたため、白金に
より囲んだ空間ができマイクロ波の共振が発生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空洞共振器法によ
り誘電体の高温物性値測定に利用されるマイクロ波共振
器に関するものである。
り誘電体の高温物性値測定に利用されるマイクロ波共振
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波加熱には、急速に昇温するこ
とが可能であるという特徴があるため、マイクロ波加熱
の応用として、セラミックスの焼結および接合に利用す
ることが研究されている。
とが可能であるという特徴があるため、マイクロ波加熱
の応用として、セラミックスの焼結および接合に利用す
ることが研究されている。
【０００３】誘電体のマイクロ波吸収電力は、周波数，
電界強度，および複素誘電率（比誘電率，誘電正接）に
依存する。一般に、セラミックスの場合には、複素誘電
率が常温から焼結温度の範囲で大きく変化する。したが
って、マイクロ波を利用したセラミックス焼結装置やセ
ラミックス接合装置の制作にあたっては、常温から処理
温度の範囲におけるセラミックスの誘電物性を把握する
必要がある。
電界強度，および複素誘電率（比誘電率，誘電正接）に
依存する。一般に、セラミックスの場合には、複素誘電
率が常温から焼結温度の範囲で大きく変化する。したが
って、マイクロ波を利用したセラミックス焼結装置やセ
ラミックス接合装置の制作にあたっては、常温から処理
温度の範囲におけるセラミックスの誘電物性を把握する
必要がある。
【０００４】セラミックスの誘電物性を把握する方法と
して、従来からいくつかの方法が提案されている。その
一つとして、空洞共振器法がある。空洞共振器法では、
マイクロ波領域で共振する空洞共振器（金属壁でほぼ密
閉された所定形状の空間）を作り、その内部を中空とし
たときの共振周波数と、その内部に測定対象物を充填し
たときの共振周波数から、次式（１）（２）によって、
測定対象物の比誘電率εr と誘電正接tan δを求める。
して、従来からいくつかの方法が提案されている。その
一つとして、空洞共振器法がある。空洞共振器法では、
マイクロ波領域で共振する空洞共振器（金属壁でほぼ密
閉された所定形状の空間）を作り、その内部を中空とし
たときの共振周波数と、その内部に測定対象物を充填し
たときの共振周波数から、次式（１）（２）によって、
測定対象物の比誘電率εr と誘電正接tan δを求める。
【０００５】
【数１】
【０００６】上述のように、空洞共振器法による誘電物
性測定にあたっては、空洞共振器内部を、中空にした
り、中実に（測定対象物を充填）したりする必要があ
る。このため従来では、空洞共振器法による誘電物性測
定にあたっては、図５に示すような構造の共振器１が使
用されていた。
性測定にあたっては、空洞共振器内部を、中空にした
り、中実に（測定対象物を充填）したりする必要があ
る。このため従来では、空洞共振器法による誘電物性測
定にあたっては、図５に示すような構造の共振器１が使
用されていた。
【０００７】図５に示すように、この共振器１では、上
下面がフランジ面となっている円筒部２の上下面に、フ
ランジ部３が、ボルト・ナットやネジ等によって着脱自
在に取り付けられている。さらに、円筒部２の周面には
貫通孔４が形成されている。この共振器１では、一方の
貫通孔４からマイクロ波用アンテナ（図示省略）により
共振器１内（円筒部２内）にマイクロ波を注入して共振
を起こさせる。そして、他方の貫通孔４からマイクロ波
用アンテナ（図示省略）により共振波を検出する。この
ようにして、共振周波数ｆa または共振周波数ｆd を測
定する。
下面がフランジ面となっている円筒部２の上下面に、フ
ランジ部３が、ボルト・ナットやネジ等によって着脱自
在に取り付けられている。さらに、円筒部２の周面には
貫通孔４が形成されている。この共振器１では、一方の
貫通孔４からマイクロ波用アンテナ（図示省略）により
共振器１内（円筒部２内）にマイクロ波を注入して共振
を起こさせる。そして、他方の貫通孔４からマイクロ波
用アンテナ（図示省略）により共振波を検出する。この
ようにして、共振周波数ｆa または共振周波数ｆd を測
定する。
【０００８】測定対象物を共振器１内に納めるときに
は、ボルト・ナット等を緩めてフランジ部３を円筒部２
から外し、測定対象物を共振器１内に納める。測定対象
物を共振器１から取り出すときにも、ボルト・ナット等
を緩めてフランジ部３を円筒部１から外し、測定対象物
を共振器１外に取り出す。
は、ボルト・ナット等を緩めてフランジ部３を円筒部２
から外し、測定対象物を共振器１内に納める。測定対象
物を共振器１から取り出すときにも、ボルト・ナット等
を緩めてフランジ部３を円筒部１から外し、測定対象物
を共振器１外に取り出す。
【０００９】なお、共振器１の材質としては、導電率の
高さ，材料入手の容易さ，加工の容易さ，などを考慮し
て、一般には銅やアルミニウム等が用いられている。
高さ，材料入手の容易さ，加工の容易さ，などを考慮し
て、一般には銅やアルミニウム等が用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の共振器１の材料
は、銅やアルミニウム等であるため、高温でのテストに
は使用できない。つまり、銅の融点は１０８５度であ
り、アルミニウムの融点は６６０度であるため、セラミ
ック焼結温度（一般に１５００度）までの高温でのテス
トには使用できない。
は、銅やアルミニウム等であるため、高温でのテストに
は使用できない。つまり、銅の融点は１０８５度であ
り、アルミニウムの融点は６６０度であるため、セラミ
ック焼結温度（一般に１５００度）までの高温でのテス
トには使用できない。
【００１１】本発明は、上記問題点を解決することので
きるマイクロ波共振器を提供することを目的とする。
きるマイクロ波共振器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、空洞共振器法により誘電体の誘電物性値を
測定するマイクロ波共振器であって、セラミックスによ
り作製されて円筒状の形状をなすとともに周面の相対応
する２箇所に貫通孔が設けられている円筒部と、前記円
筒部の上面開口を塞ぐセラミックス製の上蓋と、前記円
筒部の下面開口を塞ぐセラミックス製の下蓋とを有し、
更に、前記円筒部の内周面と上蓋の内側面と下蓋の内側
面と貫通孔の内周面に白金をメタライズし、しかも、前
記白金のメタライズの厚さを、測定用マイクロ波の周波
数と白金の電気物性値とにより決まるマイクロ波の表皮
深さ以上の値としたことを特徴とする。
明の構成は、空洞共振器法により誘電体の誘電物性値を
測定するマイクロ波共振器であって、セラミックスによ
り作製されて円筒状の形状をなすとともに周面の相対応
する２箇所に貫通孔が設けられている円筒部と、前記円
筒部の上面開口を塞ぐセラミックス製の上蓋と、前記円
筒部の下面開口を塞ぐセラミックス製の下蓋とを有し、
更に、前記円筒部の内周面と上蓋の内側面と下蓋の内側
面と貫通孔の内周面に白金をメタライズし、しかも、前
記白金のメタライズの厚さを、測定用マイクロ波の周波
数と白金の電気物性値とにより決まるマイクロ波の表皮
深さ以上の値としたことを特徴とする。
【００１３】また本発明は、前記貫通孔の直径を２ｍｍ
〜８ｍｍとしたことを特徴とする。
〜８ｍｍとしたことを特徴とする。
【００１４】本発明では、円筒部，上蓋および下蓋をセ
ラミックスで作製しているため高温に耐えることができ
る。また前記円筒部の内周面と上蓋の内側面と下蓋の内
側面と貫通孔の内周面にメタライズした白金のメタライ
ズの厚さを、測定用マイクロ波の周波数と白金の電気物
性値とにより決まるマイクロ波の表皮深さ以上の値とし
たため、マイクロ波による共振を発生させることがで
き、空洞共振器法による誘電体の誘電物性の測定ができ
る。
ラミックスで作製しているため高温に耐えることができ
る。また前記円筒部の内周面と上蓋の内側面と下蓋の内
側面と貫通孔の内周面にメタライズした白金のメタライ
ズの厚さを、測定用マイクロ波の周波数と白金の電気物
性値とにより決まるマイクロ波の表皮深さ以上の値とし
たため、マイクロ波による共振を発生させることがで
き、空洞共振器法による誘電体の誘電物性の測定ができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００１６】図１は実施の態様に係るマイクロ波共振器
１０を示す断面図であり、図２はその平面図である。両
図に示すように、このマイクロ波共振器１０は、円筒形
状の円筒部１１と、円筒部１１の上面開口を塞ぐ上蓋１
２と、円筒部１１の下面開口を塞ぐ下蓋１３とを有して
いる。これら円筒部１１，上蓋１２，下蓋１３はセラミ
ックス（例えば９９％のアルミナＡｌ2 Ｏ3 ）で作製さ
れている。上蓋１２，下蓋１３は、円筒部１１の上面お
よび下面に対して着脱自在に備えられて、円筒部１１の
上面開口および下面開口を塞ぐものである。また円筒部
１１には、そのほぼ中央部の相対向した位置に貫通孔１
１ａ，１１ｂが形成されている。
１０を示す断面図であり、図２はその平面図である。両
図に示すように、このマイクロ波共振器１０は、円筒形
状の円筒部１１と、円筒部１１の上面開口を塞ぐ上蓋１
２と、円筒部１１の下面開口を塞ぐ下蓋１３とを有して
いる。これら円筒部１１，上蓋１２，下蓋１３はセラミ
ックス（例えば９９％のアルミナＡｌ2 Ｏ3 ）で作製さ
れている。上蓋１２，下蓋１３は、円筒部１１の上面お
よび下面に対して着脱自在に備えられて、円筒部１１の
上面開口および下面開口を塞ぐものである。また円筒部
１１には、そのほぼ中央部の相対向した位置に貫通孔１
１ａ，１１ｂが形成されている。
【００１７】円筒部１１のうち、内周面および上蓋１２
が嵌合する面には、白金２１をメタライズしている。貫
通孔１１ａ，１１ｂの内周面には白金２１ａ，２１ｂを
メタライズしている。上蓋１２のうち、内側面（下面）
および円筒部１１に嵌合する面（周面）には白金２２を
メタライズしている。下蓋１３のうち、内側面（上面）
および円筒部１１に嵌合する面（周面）には白金２３を
メタライズしている。白金２１，２１ａ，２１ｂ，２
２，２３をメタライズするには、白金粉をペースト状に
したものを塗った後に高温で焼き上げる方法や、白金を
蒸着させる方法等を用いる。
が嵌合する面には、白金２１をメタライズしている。貫
通孔１１ａ，１１ｂの内周面には白金２１ａ，２１ｂを
メタライズしている。上蓋１２のうち、内側面（下面）
および円筒部１１に嵌合する面（周面）には白金２２を
メタライズしている。下蓋１３のうち、内側面（上面）
および円筒部１１に嵌合する面（周面）には白金２３を
メタライズしている。白金２１，２１ａ，２１ｂ，２
２，２３をメタライズするには、白金粉をペースト状に
したものを塗った後に高温で焼き上げる方法や、白金を
蒸着させる方法等を用いる。
【００１８】円筒部１１の内部空間の内直径は３１ｍｍ
とし、前記内部空間の軸方向長さは２８ｍｍとした。ま
た白金２１，２１ａ，２１ｂ，２２，２３の厚さを２０
μｍとした。円筒部１１の内部空間の円筒形状（内直径
３１ｍｍ×軸方向長さ２８ｍｍ）は、共振モードがＴＭ
010 モードで周波数２４５ＧＨｚのマイクロ波を利用し
てテストすることを考慮して決定した。また白金厚さを
２０μｍとしたのは、マイクロ波の周波数を２４５ＧＨ
ｚとした場合に、温度が１５００度のときの白金の電気
物性値により決まるマイクロ波の表皮深さ以上となる条
件を考慮して決定した。
とし、前記内部空間の軸方向長さは２８ｍｍとした。ま
た白金２１，２１ａ，２１ｂ，２２，２３の厚さを２０
μｍとした。円筒部１１の内部空間の円筒形状（内直径
３１ｍｍ×軸方向長さ２８ｍｍ）は、共振モードがＴＭ
010 モードで周波数２４５ＧＨｚのマイクロ波を利用し
てテストすることを考慮して決定した。また白金厚さを
２０μｍとしたのは、マイクロ波の周波数を２４５ＧＨ
ｚとした場合に、温度が１５００度のときの白金の電気
物性値により決まるマイクロ波の表皮深さ以上となる条
件を考慮して決定した。
【００１９】貫通孔１１ａ，１１ｂの直径は４ｍｍとし
たが、２ｍｍ〜８ｍｍの間の値であればよい。
たが、２ｍｍ〜８ｍｍの間の値であればよい。
【００２０】上述した構成のマイクロ波共振器１０を用
いて、高温での誘電物性値の測定を行うには、正面図で
ある図３および横断面図である図４に示すように、チャ
ンバ３０のヒーター３１内にマイクロ波共振器１０を設
置する。そして、送信アンテナ３２のアンテナ先端３２
ａを貫通孔１１ａに挿入・設置し、受信アンテナ３３の
アンテナ先端３３ａを貫通孔１１ｂに挿入・設置する。
いて、高温での誘電物性値の測定を行うには、正面図で
ある図３および横断面図である図４に示すように、チャ
ンバ３０のヒーター３１内にマイクロ波共振器１０を設
置する。そして、送信アンテナ３２のアンテナ先端３２
ａを貫通孔１１ａに挿入・設置し、受信アンテナ３３の
アンテナ先端３３ａを貫通孔１１ｂに挿入・設置する。
【００２１】さらに、白金２１，２１ａ，２１ｂ，２
２，２３が高温で酸化されるのを防ぐため、ガス供給装
置（図示省略）からチャンバ３０内に窒素ガスを供給し
て、チャンバ３１内およびマイクロ波共振器１０内を窒
素ガスで充填する。この状態にして、ヒーター３１によ
りマイクロ波共振器を目標温度（摂氏１５００度てい
ど）にまで加熱する。そして送信アンテナ３２により所
定周波数（２４５ＧＨｚ）のマイクロ波をマイクロ波共
振器１０に注入し、そのときのマイクロ波共振器１０の
共振状態を受信用アンテナ３３により検出する。
２，２３が高温で酸化されるのを防ぐため、ガス供給装
置（図示省略）からチャンバ３０内に窒素ガスを供給し
て、チャンバ３１内およびマイクロ波共振器１０内を窒
素ガスで充填する。この状態にして、ヒーター３１によ
りマイクロ波共振器を目標温度（摂氏１５００度てい
ど）にまで加熱する。そして送信アンテナ３２により所
定周波数（２４５ＧＨｚ）のマイクロ波をマイクロ波共
振器１０に注入し、そのときのマイクロ波共振器１０の
共振状態を受信用アンテナ３３により検出する。
【００２２】上記測定は、マイクロ波共振器１０を中空
にしたときと、マイクロ波共振器１０内に測定対象物で
ある誘電体を充填したときに行う。そして中空時の共振
周波数ｆa と充填時の共振周波数ｆd をもとに、測定対
象物の比誘電率εr と誘電正接tan δを求める。
にしたときと、マイクロ波共振器１０内に測定対象物で
ある誘電体を充填したときに行う。そして中空時の共振
周波数ｆa と充填時の共振周波数ｆd をもとに、測定対
象物の比誘電率εr と誘電正接tan δを求める。
【００２３】本実施の形態では、円筒部１１，上蓋１２
および下蓋１３をセラミックスで作製しているため高温
に耐えることができる。またメタライズした白金２１，
２１ａ，２１ｂ，２２，２３のメタライズの厚さを、測
定用マイクロ波の周波数と白金の電気物性値とにより決
まるマイクロ波の表皮深さ以上の値（２０μｍ）とした
ため、マイクロ波による共振を発生させることができ、
空洞共振器法による誘電体の誘電物性の測定ができる。
および下蓋１３をセラミックスで作製しているため高温
に耐えることができる。またメタライズした白金２１，
２１ａ，２１ｂ，２２，２３のメタライズの厚さを、測
定用マイクロ波の周波数と白金の電気物性値とにより決
まるマイクロ波の表皮深さ以上の値（２０μｍ）とした
ため、マイクロ波による共振を発生させることができ、
空洞共振器法による誘電体の誘電物性の測定ができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、円筒部，上蓋および下蓋を
セラミックスで作製しているため、摂氏１５００度てい
どの高温での誘電物性値の測定テストができる。
セラミックスで作製しているため、摂氏１５００度てい
どの高温での誘電物性値の測定テストができる。
【００２５】また円筒部，上蓋および下蓋をセラミック
スで作製しているものの、円筒部の内周面と上蓋の内側
面と下蓋の内側面と貫通孔の内周面に白金をメタライズ
し、このメタライズした白金のメタライズの厚さを、測
定用マイクロ波の周波数と白金の電気物性値とにより決
まるマイクロ波の表皮深さ以上の値としたため、マイク
ロ波による共振を発生させることができ、空洞共振器法
による誘電体の誘電物性の測定ができる。
スで作製しているものの、円筒部の内周面と上蓋の内側
面と下蓋の内側面と貫通孔の内周面に白金をメタライズ
し、このメタライズした白金のメタライズの厚さを、測
定用マイクロ波の周波数と白金の電気物性値とにより決
まるマイクロ波の表皮深さ以上の値としたため、マイク
ロ波による共振を発生させることができ、空洞共振器法
による誘電体の誘電物性の測定ができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロ波共振器を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係るマイクロ波共振器を
示す平面図。
示す平面図。
【図３】実施の形態に係るマイクロ波共振器を備えたチ
ャンバを示す正面図。
ャンバを示す正面図。
【図４】実施の形態に係るマイクロ波共振器を備えたチ
ャンバを示す横断面図。
ャンバを示す横断面図。
【図５】従来の共振器を示す斜視図。
１ 共振器 ２ 円筒部 ３ フランジ部 ４ 貫通孔 １０ マイクロ波共振器 １１ 円筒部 １１ａ，１１ｂ 貫通孔 １２ 上蓋 １３ 下蓋 ２１，２１ａ，２１ｂ，２２ ２３ 白金 ３０ チャンバ ３１ ヒーター ３２ 送信用アンテナ ３２ａ アンテナ先端 ３３ 受信用アンテナ ３３ａ アンテナ先端
Claims (2)
- 【請求項１】 空洞共振器法により誘電体の誘電物性値
を測定するマイクロ波共振器であって、 セラミックスにより作製されて円筒状の形状をなすとと
もに周面の相対応する２箇所に貫通孔が設けられている
円筒部と、前記円筒部の上面開口を塞ぐセラミックス製
の上蓋と、前記円筒部の下面開口を塞ぐセラミックス製
の下蓋とを有し、 更に、前記円筒部の内周面と上蓋の内側面と下蓋の内側
面と貫通孔の内周面に白金をメタライズし、 しかも、前記白金のメタライズの厚さを、測定用マイク
ロ波の周波数と白金の電気物性値とにより決まるマイク
ロ波の表皮深さ以上の値としたことを特徴とするマイク
ロ波共振器。 - 【請求項２】 前記貫通孔の直径を２ｍｍ〜８ｍｍとし
たことを特徴とする請求項１のマイクロ波共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32001295A JPH09159706A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | マイクロ波共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32001295A JPH09159706A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | マイクロ波共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159706A true JPH09159706A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18116772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32001295A Withdrawn JPH09159706A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | マイクロ波共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09159706A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005511915A (ja) * | 2001-12-06 | 2005-04-28 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 造形された非熱可塑性繊維状材料に保留性を与えるための方法 |
| CN101938025A (zh) * | 2010-08-24 | 2011-01-05 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 通信设备、腔体滤波器及其盖板 |
| CN101938026A (zh) * | 2010-08-24 | 2011-01-05 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 通信设备、腔体滤波器及其盖板 |
| CN102435863A (zh) * | 2011-11-04 | 2012-05-02 | 电子科技大学 | 一种基于准光学谐振腔的介质材料介电性能变温测量装置 |
| JP2012523563A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ローズマウント インコーポレイテッド | Ｒｆ空洞型プロセス流体センサ |
| CN103969510A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 四川大学 | 介电常数测量装置 |
| CN113804975A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-17 | 河南工业大学 | 一种容器盛载介质复相对介电常数测量方法 |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP32001295A patent/JPH09159706A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005511915A (ja) * | 2001-12-06 | 2005-04-28 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 造形された非熱可塑性繊維状材料に保留性を与えるための方法 |
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