KR101616114B1 - 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치 및 방법 - Google Patents

원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로파 대역에서 탐침을 이용하여 기체나 액체 또는 고체 상태의 피측정 물질의 투자율과 유전율을 측정할 때 피측정 물질이 기체 상태이거나 액체 상태 또는 고체 상태인 것에 관계없이 투자율과 유전율을 정확하고 편리하게 측정할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 평면 형상의 동축 케이블 구조를 갖고 일측 종단부에 형성된 발산부를 통해 피측정 물질과 평면적으로 접촉이 가능한 구조를 갖는 탐침과, 상기 탐침에 직류 자기장을 걸어주기 위해 상기 탐침을 사이에 두고 서로 대향지게 설치된 제1전자석 패널 및 제2전자석 패널을 구비한 탐침장치; 상기 탐침장치를 이용하여 반사계수를 측정하기 위한 반사계수 측정장치; 및 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정한 반사계수를 이용하여 피측정 물질의 유전율과 투자율을 연산하는 연산장치를 구비한다.

Description

원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING MAGNETIC PERMEABILITY AND PERMITTIVITY USING ONE PORT PROBE}
본 발명은 마이크로파 대역에서 탐침을 이용하여 기체나 액체 또는 고체 상태 물질의 투자율과 유전율을 측정하는 기술에 관한 것으로, 특히 피측정 물질이 기체 상태이거나 액체 상태 또는 고체 상태인 것에 관계없이 투자율과 유전율을 정확하게 측정할 수 있도록 한 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체, 전자 분야에서 어떠한 소자(또는 장치)를 제조하고자 할 때, 그 소자를 이루는 물질의 자기적, 전기적 특성을 정확하게 알아낼 필요가 있다. 물질의 자기적, 전기적 특성을 나타내는 투자율과 유전율을 측정하는 방법에는 다음과 같은 방법들이 있다.
첫째, 두 개의 포트를 이용하여 투과 반사법을 기반으로 투자율과 유전율을 측정하는 종래 기술에 의한 측정 방법은 투자율과 유전율을 동시에 측정할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 이 방법을 이용하는 경우 동축 전송선로의 유전체에 측정 물질을 채우거나, 도파관(waveguide) 내부를 피측정 물질로 채워야 하는데, 밀폐된 공간에 피측정 물질을 채우는데 어려움이 있다.
왜냐하면, 기체나 액체의 피측정 물질의 경우 밀폐된 공간에 작은 구멍을 통해 용이하게 주입할 수 있지만, 피측정 물질이 고체인 경우 기체 또는 액체 피측정 물질과 같이 작은 구멍을 통해 주입을 할 수 없기 때문이며, 이로 인하여 유전율과 투자율 측정이 불가능하게 된다.
따라서, 두 개의 포트를 이용하여 투과 반사법을 기반으로 투자율과 유전율을 측정하는 종래 기술을 이용하는 경우 기체와 액체 상태의 피측정 물질에 대해서만 투자율과 유전율을 측정할 수 있고, 고체 상태의 피측정 물질에 대해서는 투자율과 유전율을 측정할 수 없다.
둘째, 종단 부가 쇼트(short)된 원 포트 탐침을 이용하여 투자율과 유전율을 측정하는 종래 기술에 의한 측정 방법은 쇼트 된 종단부와 탐침의 유전체 사이에 피측정 물질을 넣어 종단부와 유전체에 접촉 시킨 뒤 밀폐하여 투자율과 유전체를 측정한다. 이 측정 방법을 이용하는 경우 유전율과 투자율을 동시에 측정할 수 있다는 장점이 있지만, 피측정 물질의 상태(기체, 액체, 고체)에 따라 많은 제약을 받게 된다.
왜냐하면, 피측정 물질이 기체나 액체인 경우, 밀폐된 공간 안에 피측정 물질을 용이하게 주입하여 종단부에 액체 상태의 피측정 물질을 접촉시킬 수 있지만, 피측정 물질이 고체인 경우 3차원 공간 안에 고체 상태의 피측정 물질을 넣기가 어려울 뿐만 아니라 피측정 물질과 종단부의 접촉이 원활하게 이루어지지 않으므로 유전율과 투자율의 측정이 가능한 고체 상태의 피측정 물질의 종류가 매우 제한적일 수 밖에 없기 때문이다.
이밖에 안테나를 이용하여 투자율과 유전율을 측정하는 종래 기술에 의한 측정 방법이 있는데, 이 방법을 이용하는 경우, 고체, 기체, 액체 상태의 피측정 물질에 대한 투자율과 유전율을 측정할 수 있지만, 대역폭이 좁고, 안테나의 발산부의 크기가 파장에 비례하므로 많은 양의 물질이 필요하다는 단점이 있다.
이와 같이 종래 기술에 의한 측정 방법을 이용하여 투자율과 유전율을 측정하는 경우, 피측정 물질의 상태(기체, 액체, 고체)에 따라 그리고 그 피측정 물질이 어떠한 형태를 이루고 있는지에 따라 측정에 제한을 받게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탐침의 발산부와 투자율 및 유전율 측정 대상의 물질이 평면적인 접촉을 통해 투자율과 유전율의 측정이 이루어지도록 하여 피측정 물질의 상태(액체, 고체 및 기체)와 형태에 상관없이 투자율과 유전율을 측정할 수 있도록 하고, 자석 장치를 이용함으로써 비자성 물질의 유전율 측정만 가능하던 한계를 극복하고 투자율도 측정할 수 있는 투자율 및 유전율 측정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 탐침의 발산부와 투자율 및 유전율 측정 대상의 물질이 평면적인 접촉을 통해 투자율과 유전율의 측정이 이루어지도록 하여 피측정 물질의 상태(액체, 고체 및 기체)와 형태에 상관없이 투자율과 유전율을 측정할 수 있도록 하고, 자석 장치를 이용함으로써 비자성 물질의 유전율 측정만 가능하던 한계를 극복하고 투자율도 측정할 수 있는 투자율 및 유전율 측정 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치는, 평면 형상의 동축 케이블 구조를 갖고 일측 종단부에 형성된 발산부를 통해 피측정 물질과 평면적으로 접촉이 가능한 구조를 갖는 탐침과, 상기 탐침에 직류 자기장을 걸어주기 위해 상기 탐침을 사이에 두고 서로 대향지게 설치된 제1전자석 패널 및 제2전자석 패널을 구비한 탐침장치; 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 구동시켜 직류 자기장이 형성되게 한 상태에서 상기 피측정 물질의 반사계수를 측정하고, 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 상기 피측정 물질의 반사계수를 측정하는 반사계수 측정장치; 및 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정된 표준물질의 반사계수 및 상기 직류 자기장이 형성된 상태에서 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정된 상기 피측정 물질의 제1반사계수를 근거로 상기 피측정 물질의 제1어드미턴스를 계산한 후 상기 제1어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 유전율을 구하고, 상기 표준물질의 반사계수 및 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정된 상기 피측정 물질의 제2반사계수를 근거로 상기 피측정 물질의 제2어드미턴스를 계산한 후 상기 제2어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 투자율을 구하는 연산장치를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 방법은, 반사계수 측정장치를 이용하여 표준물질의 반사계수를 측정하는 단계; 평면 형상의 동축 케이블 구조를 갖고 일측 종단부에 형성된 발산부를 통해 피측정 물질과 평면적으로 접촉이 가능한 구조를 갖는 탐침 및 상기 탐침에 직류 자기장을 걸어주기 위해 상기 탐침을 사이에 두고 서로 대향지게 설치된 제1전자석 패널 및 제2전자석 패널을 포함하는 탐침장치를 구비한 후, 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 구동시켜 직류자기장이 형성되게 한 상태에서 반사계수 측정장치를 이용하여 상기 피측정 물질의 제1반사계수를 측정하는 단계; 연산장치가 상기 표준물질의 반사계수와 상기 피측정 물질의 제1반사계수를 이용하여 상기 피측정 물질의 제1어드미턴스를 계산한 후 상기 제1어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 유전율을 구하는 단계; 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 상기 피측정 물질의 제2반사계수를 측정하는 단계; 및 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 연산장치가 상기 표준물질의 반사계수와 상기 제2반사계수를 이용하여 피측정 물질의 제2어드미턴스를 계산한 후 상기 제2어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 투자율을 구하는 단계를 포함한다.
본 발명은 탐침의 발산부와 투자율 및 유전율 측정 대상인 피측정 물질이 평면적인 접촉을 통해 투자율과 유전율의 측정이 이루어지도록 하여 물체의 상태(액체, 고체 및 기체)와 형태에 상관없이 투자율과 유전율을 자유롭게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자석 장치를 이용함으로써 비자성 물질의 유전율 측정만 가능하던 한계를 극복하고 투자율도 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 탐침장치의 일실시 구현예를 나타낸 상세도이다.
도 3의 (a)는 탐침의 개략도이다.
도 3의 (b)는 탐침의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 방법의 처리과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 측정장치(400)는 탐침장치(100), 반사계수 측정장치(200) 및 연산장치(300)를 포함한다.
도 2는 상기 탐침장치(100)의 일실시 구현예를 나타낸 상세도로서 이에 도시한 바와 같이, 탐침(110), 피측정 물질(120), 제1전자석 패널(130A), 제2전자석 패널(130B), 제1지지대(140A) 및 제2지지대(140B)를 포함한다. 상기 제1전자석 패널(130A) 및 제2전자석 패널(130B)은 상기 도 1에서 전자석 패널(130)에 해당된다.
탐침(110)은 평면 형상의 동축 케이블 구조로 제조되어 측정 대상 물질인 피측정 물질(120)과 평면적인 접촉을 통해 투자율과 유전율을 측정하므로 상기 피측정 물질(120)이 액체 상태 또는 고체 상태 또는 기체 상태인 것에 상관없이 투자율과 유전율을 측정할 수 있게 된다.
도 3의 (a)는 상기 탐침(110)의 개략도이고, 도 3의 (b)는 탐침(110)의 종단면도로서 이에 도시한 바와 같이, 도체막(111), 유전체층(112), 전송선(113) 및 발산부(114)를 포함한다.
탐침(110)이 피측정 물질(120)과 접촉될 때 일측 종단부에 형성된 발산부(114)를 통해서만 접촉되도록 하기 위해 탐침(110)의 외측 표면 중에서 상기 발산부(114)의 영역을 제외한 모든 부분을 접지와 연결된 도체막(111)으로 도포하였다. 이에 따라, 상기 탐침(110)은 스트립 라인 구간(SL)을 갖는다.
상기 도체막(111)의 내측에 유전체층(112)이 형성되고, 상기 유전체층(112)의 중심부에 전송선(113)이 형성되어 외부로부터 인가되는 마이크로파가 상기 전송선(113)을 통해 상기 발산부(114)에 전달된다. 상기 설명에서와 같이 상기 탐침(110)은 대부분 스트립 라인(SL)의 구간으로 이루어지지만, 커넥터 연결을 위해 타측 종단부로부터 일정 거리만큼 상기 전송선(113)이 외부로 노출된 마이크로스트립 라인(MSL)의 구간을 갖는다.
발산부(114)는 탐침(110)의 일측 종단부에 형성된 통공을 포함하고, 상기 통공을 통해 상기 유전체층(112)의 일부와 전송선(113)의 일부가 상기 도체막(111)의 외부로 노출된다.
제1전자석 패널(130A) 및 제2전자석 패널(130B)은 상기 탐침(110)에 직류 자기장(DC Magnetic Field)을 걸어주기 위해 상기 탐침(110)을 사이에 두고 서로 대향지게 설치된다. 도 2의 실시예에서는 화살표와 같이 제1전자석 패널(130A)로부터 제2전자석 패널(130B)의 방향으로 직류 자기장(DC Magnetic Field)이 형성된다.
제1지지대(140A) 및 제2지지대(140B)는 상기 제1전자석 패널(130A) 및 제2전자석 패널(130B)을 상기와 같은 상태로 지지하기 위한 것으로, 제1지지대(140A)는 상기 제1전자석 패널(130A)과 제2전자석 패널(130B) 간의 일측 종단 대향면을 지지하고, 제2지지대(140B)는 상기 제1전자석 패널(130A)과 제2전자석 패널(130B) 간의 타측 종단 대향면을 지지한다.
도 2에서와 같이 피측정 물질(120)이 탐침(110)의 발산부(114)에 접촉된 상태로 상기 제1전자석 패널(130A)과 제2전자석 패널(130B)의 사이에 놓이고, 상기 커넥터를 통해 상기 전송선(113)에 마이크로파가 인가된다.
이와 같은 상태에서 상기 제1전자석 패널(130A)과 제2전자석 패널(130B)을 구동시키면 이들 간에 형성되는 강한 직류 자기장(DC Magnetic Field)이 상기 피측정 물질(120)에 가해지고, 이에 의해 상기 피측정 물질(120)의 마그네틱 모멘트는 자기장과 평행한 방향으로 정렬된다. 이때, 탐침(110)을 통해 인가되는 마이크로파에 의해 생성되는 교류 자기장(AC Magnetic Field)은 상기 직류 자기장과 비교하여 상대적으로 크기가 매우 작으므로 상기 피측정 물질(120)의 마그네틱 모멘트는 변하지 않게 된다.
즉, 상기 피측정 물질(120)은 상기와 같은 직류 자기장 내에서 자화의 변화율(
Figure 112015002506980-pat00001
)이 없는 상태가 된다. 이러한 상태는 다음의 <수학식 1>에서 알 수 있듯이 피측정 물질(120)의 자화율(
Figure 112015002506980-pat00002
, Magnetic Susceptibility)이 0인 상태를 의미하며 이 값을 <수학식 2>의 자화율 값(
Figure 112015002506980-pat00003
)에 대입하면 피측정 물질(120)의 비투자율(
Figure 112015002506980-pat00004
: relative permeability)이 1이 된다.
Figure 112015002506980-pat00005
Figure 112015002506980-pat00006
어드미턴스는 투자율의 함수이므로 상기와 같이 직류 자기장을 가한 경우와 가하지 않았을 경우, 상기 피측정 물질(120)의 투자율이 다르게 나타나고, 이에 의해 상기 발산 부(114)에서의 어드미턴스가 달라진다. 바람직한 실시예 중 하나로서 상기와 같이 동축 개구면 형상을 갖는 탐침(110)의 경우 어드미턴스는 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
본 발명의 측정장치(400)에 적용되는 탐침이 상기와 같은 구조의 탐침(110)으로 한정되는 것이 아니라, 어드미턴스를 피측정 물질(120)의 투자율과 유전율의 함수로 나타낼 수 있는 어떠한 원 포트 탐침의 경우도 측정장치(400)에 적용할 수 있다.
Figure 112015002506980-pat00007
여기서,
Figure 112015002506980-pat00008
은 피측정 물질(120)의 특성과 관계없이 발산부(114)의 외부 반지름(b, outer radius)과 내부 반지름(a, inner radius)에 의해 결정되는 탐침 상수이다. 도 3에서와 같이 상기 외부 반지름(b)은 발산부(114)에서 중심축을 기준으로 도체막(111)과 연결된 원주의 반지름을 의미하고, 내부 반지름(a)은 상기 중심축을 기준으로 유전체층(112) 상의 원주의 반지름을 의미한다.
Figure 112015002506980-pat00009
은 각각 상기 피측정 물질(120)의 비유전율(relative permittivity), 비투자율(relative permability)을 의미한다.
상기 <수학식 3>에서는 상기 발산부(114)에서의 가장자리 장 효과(Fringing field)가 적용되지 않았다. 상기 가장자리 장 효과를 적용시켜 구한 어드미턴스는 <수학 식 4>의
Figure 112015002506980-pat00010
와 같다.
Figure 112015002506980-pat00011
여기서,
Figure 112015002506980-pat00012
는 상기 <수학식 3>의 어드미턴스 값이며,
Figure 112015002506980-pat00013
는 탐침(110)에 사용된 비유전율,
Figure 112015002506980-pat00014
은 피측정 물질(120)의 비유전율이다.
Figure 112015002506980-pat00015
는 각각 발산부(114)에 접촉된 피측정 물질(120)과 탐침(110)의 유전체에 가장자리 장 효과를 적용시켰을 때 나온 상수다.
상기 <수학식 4>에서 어드미턴스(
Figure 112015002506980-pat00016
)는 반사계수 측정 장치(200)로 측정할 수 있다. 본 발명에서 반사계수 측정 장치(200)로 사용 가능한 장비는 특별하게 한정되지 않으며, 네트워크 분석기, 임피던스 분석기, 리플렉토미터(reflectometer) 중에서 어느 하나일 수 있다.
바람직한 실시예의 하나인 네트워크 분석기를 사용하여 반사계수를 구하면 개구면 탐침의 어드미턴스 값을 알아낼 수 있다. 이와 같은 경우, 탐침(110)의 발산부(114)와 측정 기준면 사이의 커넥터와 전송선(113)에 의한 영향을 디임배딩하는 시스템 보정(Calibration)이 필요하다.
상기 반사계수 측정 장치(200)는 아래의 <수학식 5>의 관계로부터 투자율과 유전율을 정확히 알고 있는 세 가지 표준물질의 반사계수를 측정함으로써 피측정 물질(120)의 어드미턴스를 구할 수 있다.
Figure 112015002506980-pat00017
연산장치(300)는 상기 제1전자석 패널(130A)과 제2전자석 패널(130B)을 구동시킨 상태에서 상기 반사계수 측정 장치(200)를 통해 상기와 같이 구한 어드미턴스를 근거로 비유전율을 추출하고, 상기 비유전율을 근거로 상기 피측정 물질(120)에 대한 유전율을 구한다. 또한, 상기 연산장치(300)는 상기 제1전자석 패널(130A)과 제2전자석 패널(130B)을 오프시킨 상태에서 상기 반사계수 측정 장치(200)를 통해 상기와 같이 구한 어드미턴스를 근거로 비투자율을 추출하고, 상기 비투자율을 근거로 상기 피측정 물질(120)에 대한 투자율을 구한다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예인 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 방법에 대한 신호 흐름도로서 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
반사계수 측정장치를 이용하여 표준물질의 반사계수(Γ1,Γ2,Γ3)를 측정한다(S41).
도 2와 같은 구조의 탐침장치를 구비하여 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 구동시켜 그들 간에 직류 자기장이 형성되게 한 후, 반사계수 측정장치를 이용하여 피측정 물질의 제1반사계수(ΓMUT)를 측정한다(S42).
연산장치는 상기 표준물질의 반사계수(Γ1,Γ2,Γ3)와 피측정 물질의 제1반사계수(ΓMUT)를 이용하여 피측정 물질의 제1어드미턴스(YMUT)를 계산한다(S43).
연산장치는 상기 제1어드미턴스(YMUT)를 근거로 상기 피측정 물질의 비유전율(εr)을 추출하고, 상기 비유전율(εr)을 근거로 상기 피측정 물질의 유전율을 구한다(S44).
상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서, 반사계수 측정장치를 이용하여 상기 피측정 물질의 제2반사계수(ΓMUT)를 측정한다(S45).
상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서, 연산장치는 상기 표준물질의 반사계수(Γ1,Γ2,Γ3)와 상기 제5단계(S45)에서 측정된 제2반사계수(ΓMUT)를 이용하여 피측정 물질의 제2어드미턴스(YMUT)를 구한다(S46).
연산장치는 상기 피측정 물질의 제2어드미턴스(YMUT)를 근거로 상기 피측정 물질의 비투자율(μr)을 추출하고, 상기 비투자율(μr)을 이용하여 상기 피측정 물질의 투자율을 구한다(S47).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 탐침장치 110 : 탐침
111 : 도체막 112 : 유전체층
113 : 전송선 114 : 발산부
120 : 피측정 물질 130A : 제1전자석 패널
130B : 제2전자석 패널 140A : 제1지지대
140B : 제2지지대 200 : 반사계수 측정장치
300 : 연산장치 400 : 측정장치

Claims (9)

  1. 평면 형상의 동축 케이블 구조를 갖고 일측 종단부에 형성된 발산부를 통해 피측정 물질과 평면적으로 접촉이 가능한 구조를 갖는 탐침과, 상기 탐침에 직류 자기장을 걸어주기 위해 상기 탐침을 사이에 두고 서로 대향지게 설치된 제1전자석 패널 및 제2전자석 패널을 구비한 탐침장치;
    상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 구동시켜 직류 자기장이 형성되게 한 상태에서 상기 피측정 물질의 반사계수를 측정하고, 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 상기 피측정 물질의 반사계수를 측정하는 반사계수 측정장치; 및
    상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정된 표준물질의 반사계수 및 상기 직류 자기장이 형성된 상태에서 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정된 상기 피측정 물질의 제1반사계수를 근거로 상기 피측정 물질의 제1어드미턴스를 계산한 후 상기 제1어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 유전율을 구하고, 상기 표준물질의 반사계수 및 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 측정된 상기 피측정 물질의 제2반사계수를 근거로 상기 피측정 물질의 제2어드미턴스를 계산한 후 상기 제2어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 투자율을 구하는 연산장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탐침은
    접지와 연결된 도체막;
    상기 도체막의 내측에 형성된 유전체층;
    상기 유전체층의 중심부에 형성되어 외부로부터 인가되는 마이크로파를 전달하는 전송선; 및
    통공을 포함하고 상기 통공을 통해 상기 유전체층의 일부와 상기 전송선의 일부를 상기 도체막의 외부로 노출시키기 위한 발산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 탐침은
    커넥터 연결을 위해 타측 종단부로부터 일정 거리만큼 상기 전송선이 외부로 노출된 마이크로스트립 라인의 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탐침 장치는
    상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널 간의 일측 종단 대향면을 지지하는 제1지지대; 및
    상기 제1전자석 패널과 상기 제2전자석 패널 간의 타측 종단 대향면을 지지하는 제2지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1전자석 패널 및 제2전자석 패널은
    평판 형상을 갖고, 상기 피측정 물질을 커버할 수 있는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사계수 측정장치는
    네트워크 분석기, 임피던스 분석기 및 리플렉토미터(reflectometer) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 장치.
  7. (a) 반사계수 측정장치를 이용하여 표준물질의 반사계수를 측정하는 단계;
    (b) 평면 형상의 동축 케이블 구조를 갖고 일측 종단부에 형성된 발산부를 통해 피측정 물질과 평면적으로 접촉이 가능한 구조를 갖는 탐침 및 상기 탐침에 직류 자기장을 걸어주기 위해 상기 탐침을 사이에 두고 서로 대향지게 설치된 제1전자석 패널 및 제2전자석 패널을 포함하는 탐침장치를 구비한 후, 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 구동시켜 직류자기장이 형성되게 한 상태에서 반사계수 측정장치를 이용하여 상기 피측정 물질의 제1반사계수를 측정하는 단계;
    (c) 연산장치가 상기 표준물질의 반사계수와 상기 피측정 물질의 제1반사계수를 이용하여 상기 피측정 물질의 제1어드미턴스를 계산한 후 상기 제1어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 유전율을 구하는 단계;
    (d) 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 상기 반사계수 측정장치를 이용하여 상기 피측정 물질의 제2반사계수를 측정하는 단계; 및
    (e) 상기 제1전자석 패널과 제2전자석 패널을 오프시킨 상태에서 연산장치가 상기 표준물질의 반사계수와 상기 제2반사계수를 이용하여 피측정 물질의 제2어드미턴스를 계산한 후 상기 제2어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 투자율을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 연산장치가 상기 제1어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 비유전율을 구한 후 상기 비유전율을 근거 상기 유전율을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 (e) 단계는
    상기 연산장치가 상기 제2어드미턴스를 근거로 상기 피측정 물질의 비투자율을 구한 후 상기 비투자율을 근거로 상기 투자율을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원 포트 탐침을 이용한 투자율 및 유전율 측정 방법.
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