SU1758529A1 - Method and transducer for nondestructive measurement of superconductor microwave parameters - Google Patents
Method and transducer for nondestructive measurement of superconductor microwave parameters Download PDFInfo
- Publication number
- SU1758529A1 SU1758529A1 SU904785480A SU4785480A SU1758529A1 SU 1758529 A1 SU1758529 A1 SU 1758529A1 SU 904785480 A SU904785480 A SU 904785480A SU 4785480 A SU4785480 A SU 4785480A SU 1758529 A1 SU1758529 A1 SU 1758529A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- microwave
- signal
- superconductor
- power
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике СВЧ. Цель изобретени - повышение чувствительности и обеспечение измерений плотности критического тока сверхпроводника в широком диапазоне частот . Способ неразрушающего изменени СВЧ-параметров сверхпроводника включает воздействие на исследуемый образец СВЧ-сигналом частоты fi мощностью PI и прием обращенного сигнала, дополнительное воздействие на исследуемый образец СВЧ-сигналом частоты fa мощностью Р2 « Pi, при этом сигнал частоты fi модулируют по амплитуде с частотой fa, мощность сигнала частоты ft плавно увеличивают до момента по влени в отраженном сигнале составл ющей на частоте модул ции fa, измер ют мощность Pi° частоты fi, соответствующую этому моменту, и по измеренной мощности определ ют плотность критического тока сверхпроводника по математическому выражению, св зывающему искомый и измеренные величины. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил. (ЛThis invention relates to microwave measurement technology. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and provide measurements of the density of the critical current of a superconductor in a wide frequency range. The method of non-destructive microwave parameters of a superconductor includes exposing the sample under test with a microwave signal of frequency fi with power PI and receiving an inverted signal, additional exposure of the sample under test with a microwave signal of frequency fa with power P2 "Pi, while the signal of frequency fi modulating in amplitude with frequency fa The signal power of the frequency f increases smoothly until the moment when the component appears at the reflected signal at the modulation frequency fa, the power Pi & the frequencies fi corresponding to this moment and determine the critical current density of the superconductor from the measured power using a mathematical expression relating the desired and measured values. 2 sec. and 1 z.p. f-ly, 2 ill. (L
Description
Изобретение относитс к измерительной СВЧ-технике и может быть использовано дл измерени электрических СВЧ-параметров , в том числе плотности критического тока , сверхпровод щих материалов в виде пленок, на локальных участках поверхности с размерами много меньшими длины волны СВЧ-излучени , используемого дл измерени .The invention relates to a measuring microwave technique and can be used to measure electric microwave parameters, including critical current density, superconducting materials in the form of films, on local surface areas with dimensions much smaller than the wavelength of the microwave radiation used for measurement.
Цель изобретени - повышение чувствительности и обеспечение измерений плотности критически тока сверхпроводника в широком диапазоне частот.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and provide measurements of the critical density of the current of a superconductor in a wide frequency range.
На фиг. 1 приведена конструкци датчика , реализующего способ неразрушающего применени СВЧ-параметров сверхпроводника; на фиг. 2 - датчик с установленным сверхпроводником,разрез.FIG. 1 shows the design of a sensor that implements a method for non-destructive use of microwave parameters of a superconductor; in fig. 2 - a sensor with a superconductor installed, a slit.
Предлагаемый способ основан на измерении изменений коэффициента отражени устройства в зависимости от уровн мощности падающего на исследуемый образец СВЧ-излучени частоты f 1 путем модул ции с частотой fa амплитуды этого сигнала и последующего выделени в отраженном сигнале с частотой h составл ющей на частоте модул ции fa, что позвол ет существенно повысить чувствительность измерений. В предлагаемом способе измерений модул тором сигнала на частоте fi вл етс сама исследуема среда, поэтому в модулированном сигнале на частоте f2 содержитс информаци о параметрах исследуемой среды.The proposed method is based on measuring changes in the reflection coefficient of a device as a function of the power level of the frequency f 1 incident on the sample under study by modulating the amplitude of the signal at the frequency f and the subsequent selection in the reflected signal at the frequency of the modulation frequency fa, which allows to significantly increase the sensitivity of measurements. In the proposed measurement method, the modulator of a signal at frequency fi is the medium itself, therefore, the modulated signal at frequency f2 contains information about the parameters of the medium being studied.
Датчик дл измерение СВЧ-параметров содержит от резок 1 измерительный линии сSensor for measuring microwave parameters contains 1 measuring lines with
слcl
ел юate yu
размерами много меньшими длины волны СВЧ излучени , расположенный в окне металлизации 2 диэлектрической пластины 3, при этом один конец отрезка 1 измерительной линии подсоединен к металлизации 2 пластины 3, а другой - к трансформатору А СВЧ-моды полосковой линии 5, расположенной на другой стороне диэлектрической пла- стины 3 сонаправленно с отрезком 1 измерительной линии, трансформатор 4, вы- полненный в виде расшир ющейс полоски металлической фольги, одной из своих сторон образует гальванический контакт 6 с полосковой линией 5, а углом 7, противолежащим этой стороне, подсоединен к отрезку 1 изме- рительной линии; на поверхности отрезка 1 измерительной линии и металлизацию 2 нанесена пленка 8 диэлектрика. При наложении на поверхность устройства (на пленку 8 диэлектрика ) исследуемого сверхпровод щего образца 9 (фиг. 2) отрезок 1 измерительной линии пленка 8 диэлектрика и поверхность сверхпровод щего образца 9 образуют отрезок несимметричной полосковой линии 10. дл которой земл ным проводником в- л етс сверхпровод ща поверхность образца 9. При этом участки 11 и 12 металлизации 2, расположенные вблизи обоих концов отрезка 1 измерительной линии совместно с диэлектрической пленкой 8 и по- верхностью образца 9, лежащей над участками 11 и 12 металлизации, образуют два плоских конденсатора большой емкости.sizes much smaller than the microwave radiation wavelength located in the metallization window 2 of the dielectric plate 3, while one end of the measuring line section 1 is connected to the metallization 2 of the plate 3 and the other to the microwave-mode transformer A of the stripline 5, located on the other side of the dielectric the plate 3 is co-aligned with the length 1 of the measuring line; the transformer 4, made in the form of an expanding strip of metal foil, forms a galvanic contact 6 with a strip line 5, and an angle of 7 tivolezhaschim this side is connected to the segment 1 measurement mis- line; On the surface of the segment 1 of the measuring line and the metallization 2, a dielectric film 8 is applied. When superimposed on the surface of the device (on the film 8 of the dielectric) of the investigated superconducting sample 9 (Fig. 2) cut 1 measuring line the film 8 of the dielectric and the surface of the superconducting sample 9 form a piece of asymmetrical strip line 10. for which the ground conductor superconducting surface of sample 9. At that, sections 11 and 12 of metallization 2, located near both ends of segment 1 of the measuring line, together with dielectric film 8 and the surface of sample 9, which lies above sections 11 and 12 of metal two capacitors with high capacitance.
Отрезок 1 измерительной линии с продольными и поперечными размерами много меньшими длины волны СВЧ излучени , расположенный в окне металлизации 2, может быть выполнен либо в виде полоски металла, либо в виде проводника круглого сечени . При этом поперечные размеры окна выбираютс много больше поперечных размеров отрезка 1 дл предотвращени возбуждени СВЧ моды щелевой линии между кра ми окна и отрезка 1, а продольные размеры окна выбираютс пор дка длины отрез- ка1.Section 1 of the measuring line with longitudinal and transverse dimensions much smaller than the wavelength of the microwave radiation, located in the metallization window 2, can be made either in the form of a metal strip or in the form of a circular conductor. In this case, the transverse dimensions of the window are chosen much larger than the transverse dimensions of segment 1 to prevent the microwave mode of the slot line between the edges of the window and section 1 from being excited, and the longitudinal dimensions of the window are chosen in the order of the length of the segment 1.
Трансформатор 4 СВЧ-моды, изготовленный в виде полоски металлической фольги с плавно мен ющейс шириной по всей длине, расположен в пазе диэлектрической пластины 3, выполненном со стороны полосковой линии 5 вдоль ее оси в плоскости, перпендикул рной пластине 3.A microwave mode transformer 4 made in the form of a strip of metal foil with a smoothly varying width along the entire length is located in the groove of the dielectric plate 3, made from the side of the strip line 5 along its axis in a plane, perpendicular to the plate 3.
Способ неразрушающего измерени СВЧ-параметров сверхпроводника осуще- ствл ют следующим образом.A method for non-destructive measurement of the microwave parameters of a superconductor is carried out as follows.
Через полосковую линию 5 на устройство с установленным на нем исследуемым образцом 9 подают два СВЧ-сигнала с частотами fi и fz и мощностью соответственно Pi и Р2,Through the strip line 5, two microwave signals with frequencies fi and fz and power Pi and P2, respectively, are fed to the device with the test sample 9 installed on it,
причем PI Р2. Сигнал частоты fi модулирован по амплитуде с частотой модул ции fa. С помощью трансформатора 4 вба сигнала поступают на отрезок 1 измерительной линии, который вместе с поверхностью сверхпровод щего образца 9, расположенный над отрезком 1, и диэлектрической пленкой 8 между ними образуют отрезок несимметричной полосковой линии 10, дл которой земл ным проводником вл етс сверхпровод ща поверхность образца 9 (см, фиг. 2), Поскольку каждый из участков 11, 12 металлизации 2, расположенных у концов отрезка 1, образуете поверхностью сверхпровод щего образца, расположенной над ним, плоский конденсатор большой емкости, то сопротивление этих конденсаторов на частотах СВЧ-излучени , в том числе на частотах fi и Г2,оказываетс много меньше волнового сопротивлени f0 несимг метричной полосковой линии 10. При этом посредством емкости, образованной участком 11 металлизации, осуществл етс короткое замыкание полосковой линии 10, а посредством емкости, образованной участком 12, осуществл етс св зь отрезка полосковой линии 10 с трансформатором 4. Таким образом, локальный участок поверхности исследуемого образца 9, расположенный над отрезком 1 измерительной линии, оказываетс включенный в тракт полосковой линии 10. Такой способ включени образца 9 в тракт линии 10 исключает проникновение моды СВЧ-пол в диэлектрическую подложку образца в случае исследовани пленочного сверхпроводника, и поэтому параметры линии 10 не завис т от материала подложки сверхпроводника. Поскольку длина отрезка 1 измерительной линии выбрана много меньше длин волн СВЧ- излучени , в том числе излучени с частотами fi и Т2, то токи в емкост х, образованных участками металлизации 11 и 12, можно считать в каждый момент времени равными и противоположно направленными. Поэтому возбуждени пол этими токами в области диэлектрической пленки 8 между металлизацией 2 и сверхпровод щей поверхностью образца 9 не происходит, что позвол ет при измерени х пренебречь величиной потерь на излучение.moreover, PI P2. The frequency signal fi is amplitude modulated with the modulation frequency fa. With the help of a transformer 4 wba signal, the measuring line segment 1, which together with the surface of the superconducting sample 9, located above the segment 1, and the dielectric film 8 between them, form a segment of the asymmetrical strip line 10, for which the ground conductor is a superconducting surface sample 9 (see fig. 2), since each of the metallization sections 11, 12 2 located at the ends of segment 1 form the surface of a superconducting sample located above it, a flat capacitor is a large capacitor So, the resistance of these capacitors at the frequencies of microwave radiation, including at frequencies fi and G2, is much less than the characteristic impedance f0 of the asymmetric metric strip line 10. At the same time, a capacitor formed by the metallization section 11 short-circuits the strip line 10 , and through the capacitance formed by section 12, a segment of the strip line 10 is connected with a transformer 4. Thus, the local surface area of the sample 9, located above segment 1 of the measuring l NII, It appears included in the path of the strip line 10. This method of incorporation of 9 in the sample path line 10 precludes penetration mode microwave field in the dielectric substrate sample in the case studies of the superconductor film, and therefore the parameters line 10 does not depend on the substrate a superconductor material. Since the length of segment 1 of the measuring line is chosen to be much smaller than the wavelengths of microwave radiation, including radiation with frequencies fi and T2, the currents in capacitors formed by metallization sites 11 and 12 can be considered equal and oppositely directed at each time instant. Therefore, the field is not excited by these currents in the region of the dielectric film 8 between the metallization 2 and the superconducting surface of the sample 9, which makes it possible to neglect the radiation losses in the measurements.
Измерение критической плотности jc СВЧ-тока сверхпроводника 9 в локальной области, ограниченной размерами отрезка 1 измерительной линии, осуществл ют, плавно увеличива мощность Pi сигнала на частоте fi до момента по влени в примен емом отраженном сигнале на частоте f2 составл ющей на частоте модул ции fs. регистрируют соответствующее этому моменту значение мощности PI сигнала частоты ft и по нему определ ют плотность критического тока сверхпровод щего образца 9 из соотношени :The measurement of the critical density jc of the microwave current of the superconductor 9 in the local region bounded by the dimensions of segment 1 of the measuring line is carried out by gradually increasing the signal power Pi at frequency fi until it appears in the applied reflection signal at frequency f2 . A value corresponding to this moment in the power PI of the frequency частоты is recorded and the critical current density of the superconducting sample 9 is determined from it from the relation:
Jc Jc
r-3Јfr-3Јf
W hW h
где W - поперечный размер отрезка 1;where W is the transverse size of the segment 1;
h- глубина проникновени СВЧ-токов в сверхпроводник.h is the depth of penetration of microwave currents into the superconductor.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904785480A SU1758529A1 (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Method and transducer for nondestructive measurement of superconductor microwave parameters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904785480A SU1758529A1 (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Method and transducer for nondestructive measurement of superconductor microwave parameters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1758529A1 true SU1758529A1 (en) | 1992-08-30 |
Family
ID=21493118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904785480A SU1758529A1 (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Method and transducer for nondestructive measurement of superconductor microwave parameters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1758529A1 (en) |
-
1990
- 1990-01-23 SU SU904785480A patent/SU1758529A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Коноводченко В.А. и др. Исследование резистивного состо ни пленочных сверхпроводников методом лазерного зонда. - Физика низких температур, 1986, т, 12, № 5, с. 548. Авторское свидетельство СССР № 896524, кл. G 01 N 22/00, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1238268B1 (en) | Method for measuring the moisture content of skin and apparatus for applying the method | |
US4829233A (en) | Microwave probe | |
EP0244105B1 (en) | Integrated capacitance structures in microwave finline devices | |
Kent | Hand-held instrument for fat/water determination in whole fish | |
US4546311A (en) | Arrangement for measuring moisture content | |
US4492915A (en) | Method and apparatus for the electronic measurement of the thickness of very thin electrically conductive films on a nonconductive substrate | |
US4962384A (en) | Microwave antenna apparatus | |
US3681684A (en) | Microwave moisture sensing system and method | |
SU1758529A1 (en) | Method and transducer for nondestructive measurement of superconductor microwave parameters | |
US4424483A (en) | Microwave radiation monitor | |
US3696292A (en) | Microwave moisture sensing system including means to continuously change the transmission path of the microwave energy | |
Vickers et al. | Fabry–Pe´ rot enhancement of external electro-optic sampling | |
US3694737A (en) | Microwave moisture sensing system and method | |
FR2584196B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR THE RAPID TESTING, BY REFLECTROMETRY, IN THE V.H.F. RANGES, OF PASSIVE COMPONENTS | |
SU1185268A1 (en) | Method of measuring the parameters of electroconductive films | |
SU1720032A1 (en) | Liquid permittivity sensing cell | |
GB2129944A (en) | Microwave moisture sensor | |
SU950842A1 (en) | Method of determining anysotropy of mechanical strength of fibrous sheet materials | |
Choi | Technical Memorandum. Novel method of measuring dielectric properties at 100 ghz using a groove-guide resonator | |
Aggarwal et al. | The effect of temperature on the accuracy of microwave moisture measurements on sandstone cores | |
RU2185011C1 (en) | Waveguide film load | |
SU1190242A1 (en) | Pickup for measuring parameters of sheet materials | |
SU1264052A1 (en) | Method for determining depth of laminations in dielectric materials | |
SU1385091A1 (en) | Device for measuring dielectric permittivity of materials | |
SU1193462A1 (en) | Arrangement for measuring thickness of metal shheet |