SU1167535A1 - Способ и устройство дл измерени диэлектрической проницаемости веществ - Google Patents

Abstract

1. Способ измерени  диэлектри-. ческой проницаемости веществ, заключающийс  в том, что исследуемое вещество облучают пол ризованным электромагнитным излучением, раздел ют провзаимодействовавшее излучение на ортогональные составл ющие и измер ют эллипсометрические параметры, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерений, облучают исследуемый материал двум  пол ризованными электромагнитными волнами различной частоты, раздел ют каждую волну на ортогональные составл ющие до взаимодействи  с исследуемым материалом, одну из составл ющих каждой из волн пропускают через исследуемый материал, смешивают обе составл ющие каждой из волн, измер ют величину эллиптичности каждой волны и наход т разность между их эллиптичностью , по которой и суд т о диэлектрической проницаемости. 2. Устройство дл  измерени  диэлектрической проницаемости веществi содержащее измерительный канал, состо щий из генератора электромагнитного излучени , к выходу которого подсоединен пол ризатор, и последова- тельно соединенных анализатора, приемника излучени  и регистрирующего -блока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений , на оптической оси между пол ризатором и анализатором установлены два делител  луча, между которыми размещен контролируемый образец, в устройство введены два о последовательно установленных уголковых поворота, причем вход первоW го уголкового поворота соединен с вторым плечом первого делител  луча , а выход второго уголкового поворота - с вторым плечом второго делител  луча, второй измерительный канал , состо щий из последовательно соединенных генератора электромаг05 нитного излучени , пол ризатора, СП первого делител  луча, фазовращател , второго делител  луча, аналисо затора, приемника излучени , регистСП рирующего блока, дифференциального усилител  и блока индикации, причем вторые плечи первого и второго делителей луча второго измерительного канала соединены соответственно с четвертыми плечами первого и второго делителей луча первого измерительного канала, а второй вход дифференциального усилител  соединен с выходом регистрирующего блока первого измерительного канала .

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в электронной, радиотехнической и авиационной промышленности дл  измерени  диэлектрической проницае- 5 мости веществ.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагае- О мый способ.

Устройство состоит из первого измерительного канала, содержащего генератор 1 электромагнитного излучени , пол ризатор 2, первый дели- 5 тель-3 луча на ортогональные составл ющие , первого 4 и второго 5 уголковых поворотов, контролируемого образца б, причем первый измерительный канал содержит также второй делитель 20 7 луча, анализатор 8, приемник 9 излучени  и регистрирующий блок 10; второго измерительного кан.ала, содержащего последовательно соединенные генератор 11 электромагнитного излу- 25 чени , пол ризатор 12 первый делитель 13 луча, фазовращатель.14, второй делитель 15 луча, анализатор 16, приемник 17, регистрирзгющий блок 18, дифф.еренциальный усилитель 19 и блок зо 20 индикации.

Способ осуществл етс  следующим образом.

Линейно пол ризованное излучение от.генератора 1 частотой f направ- 35 л ют в делитель 3 луча на две ортогональные составл ющие. В частности, дл  вьщелени  волны на ортогональные составл гощие используетс  одномерна  пол ризующа  проволочна  ре- 40 шетка, установленна  в делителе луча под углом 45. к оси распространени  волны, а направлени  проволочек решетки установлены под углом 45° к плоскости пол ризации электромагнит- 5 ной волны генератора 1. Пол ризующа  проволочна  решетка делит электромагнитнуш волну на ортогональные Состанл ющие, одна из которых с азимутом , параллельным направлению про- 50 Волочек решетки, отражаетс  и попадает в опорный канал, а втора  составл юща  перпендикул рна  первой проходит через рещетку и взаимодействует с контролируемым образцом. 55 Затем эти составл ющие, опорнзто и прошедшую через образец, снова смешивают с помощью пол ризующей проволочной решетки, идентичной первой установленной во втором делителе луча 7, в одном канале, где и определ ют -эллиптичность результирующей волны.

Линейно пол ризованное излучение от генератора 11 частотой fj направл ют в делитель. 13 луча на две ортогональные составл ющее, Делитель 13 луча работает идентично делителю 3 луча. Пол ризующа  проволочна  решетка делител  13 луча делит электромагнитную волну на ортогональные Составл ющие, одна из которых с азимутом, параллельным направлению проволочек решетки, отражаетс  и попадает в делитель 3 луча и, отразившись от пол ризующей решетки делител  3 луча, проходит через контролируемый образец 6, Прошедша  (провзаимодействовавша ) через контролируемьй образец 6 составл юща  электромагнитной волны отражаетс  от пол ризующей решетки делител  7 луча, и попадает в делитель 15 луча. Втора  составл юща  электромагнитной волны от генератора 11, служаща  в качестве второй опорной волны, проходит через фазовращатель 14 и смешиваетс  с про- взаимодействовавшей составл ющей с помощью пол ризующей решетки делител  луча 15 в одном канале, где и определ ют эллиптичность результирующей волны. Сигналы с регистрирующих блоков 18 и 10, пропорциональные эллиптичности каждой из двух СВЧ-волн, поступают соответственно на первый и второй входы дифференциального усилител  19, где разностный сигнал усиливаетс  и поступа-. ет на блок 20 индика-ции.

Устройство, реализующее предлагамый способ, работает следующим образом .

Амплитудно-модулированна  волна от генератора 1 электромагнитного излучени  частотой f проходит через пол ризатор 2, после которого становитс  линейно пол ризованной и попадает в делитель 3 луча на две ортогональные составл ющие. В делителе 3 луча установлена под углом 45° к оси распространени  волны одномерна  пол ризационна  проволочна  решетка, причем направлени  проволочек решетки установлены под углом 45 к плоскости пол ризации

31

электромагнитной волны. Составл юща  электромагнитной волны, параллельна  направлению проволочек решетки делител  3 луча, отражаетс  и попадает в опорный канал, а составл юща , перпендикул рна  направению проволочек, проходит через реетку и взаимодействует с контролируемьгм образцом 6. Прошедша  (провзаимодействовавша ) через контролируемый образец 6 составл юща  проходит через решетку, установленную подобно решетке первого делител  3 луча, но уже под углом 135 к оси распространени  волны, а опорна  составл юща , отразившись от металлических уголковых поворотов 4 и 5 и решетки делител  7 луча, смешиваетс  в одном канале с провзаимодействовавшей составл ющей. Враща  анализатор 8, который одновременно поворачивает и приемник 9 излучени , выдел ют ортогональные составл ющие, соответствующие малой и большой полуос м эллипса пол ризации и определ ют отношение их амплитуд с помощью регистрирующего блока 10. Сигнал с регистрирующего блока 10 поступает на второй вход дифференциального усилител  19.

Амплитудно-модулированна  волна от генератора 11 электромагнитного излучени  частотой f проходит через пол ризатор 12, после которого становитс  линейно пол ризованной и попадает в делитель 13 луча. Устройство и работа делител  13 луча идентич

675354

ны устройству и работа делител  3 луча. Однако в этом случае ортогональна  составл юща  СВЧ-волны отразивша с  от пол ризующей решетки делител  13, попадает не в опорный канал, а в делитель 3 луча. Отразившись от .пол ризующей решетки делител  3, эта . составл юща  проходит через контролируемый образец 6, отражаетс  от пол ризующей решетки делител  7 луча на две ортогональные составл ющие и попадает в делитель 15 луча. Устройство и работа .делител  15 луча идентичны устройству и работе делител  7 луча. Прошедша  через.делитель 13 ортогональна  составл юща  СВЧ-волны частотой fj попадает в фазовращатель 14 и далее в делитель 15 луча на две ортогональные составл ющие, пройд 

20 через который смешиваетс  в одном канале с ортогональной составл ющей, прошедшей через контролируемый образец . Враща  анализатор 16, который одновременно поворачивает и приемник 17 излучени , выдел ют ортогональные составл ющие,.соответствующие малой и большой полуос м эллипса пол ризации и определ ют отношение их амплитуд с помощью регистрир то3Q щего блока 18. Сигнал с регистрирующего блока 18 поступает на первый бход дифференциального усилител  19. Усиленный разностный сигнал отображаетс  блоком 20.

Перед началом работы настраивают устройство без контролируемого- материала фазовращателем 14 по минимальному значению сигнала блока 20.

Claims (2)

1. . СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

   :(57) 1. Способ измерения диэлектри-. ческой проницаемости веществ, заключающийся в том, что исследуемое вещество облучают поляризованным электромагнитным излучением, разделяют провзаимодействовавшее излучение на ортогональные составляющие и измеряют эллипсометрические параметры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, облучают исследуемый материал двумя поляризованными электромагнитными волнами различной частоты, разделяют каждую волну на ортогональные составляющие до взаимодействия с исследуемым материалом, одну из составляющих каждой из волн пропускают через исследуемый материал, смешивают обе составляющие каждой из волн, измеряют величину эллиптичности каждой волны и находят разность между их эллиптичностью, по которой и судят о диэлектрической проницаемости.
2. 2. Устройство для измерения диэлектрической проницаемости веществi содержащее измерительный канал, состоящий из генератора электромагнитного излучения, к выходу которого подсоединен поляризатор, и последовательно соединенных анализатора, приемника излучения и регистрирующего -блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, на оптической оси между поляризатором и анализатором установлены два делителя луча, между которыми размещен контролируемый образец, в устройство введены два' последовательно установленных уголковых поворота, причем вход первого уголкового поворота соединен с вторым плечом первого делителя луча, а выход второго уголкового поворота - с вторым плечом второго делителя луча, второй измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных генератора электромагнитного излучения, поляризатора, первого делителя луча, фазовращателя, второго делителя луча, анализатора, приемника излучения, регистрирующего блока, дифференциального усилителя и блока индикации, причем вторые плечи первого и второго делителей луча второго измерительного канала соединены соответственно с ’четвертыми плечами первого и второго' делителей луча первого измерительного канала, а второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом регистрирующего блока первого измерительного канала .