SU1626136A1

SU1626136A1 - Устройство дл измерени комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ

Info

Publication number: SU1626136A1
Application number: SU894653802A
Authority: SU
Inventors: Юрий Федорович Филиппов; Сергей Николаевич Харьковский
Original assignee: Институт радиофизики и электроники АН УССР
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике СВЧ. Цель изобретени - повышение точности и чувствительности. Устр-во содержит диэлектрический волновод 1, с помощью которого в измерительном диэлектрическом резонаторе 2 (при его выбранных радиусе R и высоте Н возбуждаетс волна типа шепчущей галереи, котора вл етс двухкратно вырожденной по азимуту. Поле этой волны локализовано у цилиндрической границы раздела диэлектрика и внешней среды. В резонаторе 2 неоднородность в виде щели 3, заполненна вакуумом, приводит к расщеплению каждого резонансного пика на два при выбранных ее длине L и ширине S. Друга щель 4, выполненна под углом /2 относительно щели 3, компенсирует расщепление, вызванное щелью 3 с воздушным заполнением на резонансах с нечетным п (п - число длин волн по периметру резонатора 2). Введение в щель 4 образца 5 приводит к расщеплению резо- нансов с нечетным п. Величина расщеплени при этом определ етс только параметрами образца 5. При этом дл любых образцов 5 с диэлектрической проницаемостью Јм 1 величина расщеплени частот монотонно растет с увеличением Еп . 1 ил. Ё

Description

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ, а именно к области измерений физических свойств полупроводниковых и диэлектрических материалов методом СВЧ, и может найти применение в микроэлектронике, радиофизике, биологии и других областях, где необходимо знать характеристики материалов в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом (см, мм, субмм) диапазонах длин волн.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности.

На чертеже изображено устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ.

Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ содержит диэлектрический волновод 1, возбуждающий измерительный диэлектрический резонатор 2 с первой и второй щелями 3 и 4, выполненными вдоль радиусов, начиная от боковой поверхности резонатора 2, в одной из которых, например в щели 4, помещен измеряемый образец 5 исследуемого материала. Радиус R и высота Н диэлектрического резонатора 2, длина L щелей 3 и 4 вдоль радиусов, их ширина S, толщина h образца 5 и центральный угол Θ между центральными сечениями щелей 3 и 4 выбираются из условий

R =A_n/27rn,H~A_n.A_n<L<R,

S<8_:h<s.® = 5, где n=2m+1 - число длин волн по периметру резонатора, т=4, 5. 6,...:

λ _п - длина волны колебаний, возбуждаемых в резонаторе.

Устройство работает следующим образом.

При выбранном радиусе R и высоте Н резонатора 2 в нем с помощью диэлектрического волновода 1 возбуждается волна типа шепчущей галереи, которая является двухкратно вырожденной по азимуту. Поле этой волны локализовано у цилиндрической границы раздела диэлектрика и внешней среды. Неоднородность в виде щели 3, заполненная вакуумом (воздухом), приводит к расщеплению каждого резонансного пика на два при выбранных ее длине L и ширине S. Щель 4, выполненная под углом Θ = относительно щели 3, компенсирует расщепление, вызванное щелью 3 с воздуш ным заполнением на резонансах с нечетным п. Введение, например, в щель 4 образца 5 приводит к расщеплению резонансов с нечетным л, величина расщепления при этом определяется только параметрами образца 5. При этом для любых образцов 5 с диэлектрической проницаемостью Ем > 1 величина расщепления частот монотонно увеличивается с увеличением ε_η .

Устройство после градуировки его путем использования пластин с известными параметрами используется для исследования различных диэлектрических и полупроводниковых материалов, например фоточувствительных пленок PbS на лавсановой подложке и др.

Геометрические размеры, электродинамические свойства дискового диэлектрического резонатора с двумя сквозными радиальными щелями в устройстве не критичны к размерам поверхностей образцов в виде пластин и пленок, что обеспечивает повышение чувствительности и точности при структурных измерениях свойств образцов локально по их поверхности. Кроме того, на результаты измерений устройством практически не влияют изменение температуры окружающей среды. а также не требуется дополнительных мер для предотвращения паразитных колебаний самого резонатора.

Claims

Формула изобретения

Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов на СВЧ, содержащее измерительный диэлектрический резонатор, соединенный с сверхвысокочастотным генератором и индикатором, при этом измерительный диэлектрический резонатор выполнен в виде диска, в котором вдоль радиуса, начиная от боковой поверхности, выполнена первая щель для размещения измеряемого образца, отличающееся тем. что, с целью повышения точности и чувствительности, в измерительном диэлектрическом резонаторе выполнена вторая щель, расположенная под углом Θ = -у к первой щели, при этом длина L и ширина S щелей выбираются из условия A_n<L<R,S<-^. где R - радиус измерительного диэлектрического резонатора, λ _п -длина волны возбуждаемых колебаний.