Устройство для измерения параметров диэлектриков Советский патент 1988 года по МПК G01R27/26 

йгМ

4;:

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение чувствительности и расширение диапазона измеряемых толщин, обеспечение измерений в диапазоне частот. Устр-во содержит зеркала 1, выполненные цилиндрич., образуюпц е открытый резонатор, полые проводящие цилиндры (ППЦ) 2 с продольными щелями 3, ориентированными др. к др. Расстояние h между ППЦ 2 может изменяться. Оси ППЦ 2 параллельны прямолинейным образуюц91м зеркал 1 и лежат в плоскости, проходящей через центры симметрии зеркал 1. По сравнению с известным устройством достигнуто повышение чувствительности не менее чем в 100 раз, более чем на порядок расширен диапазон измеряеьвях толщин. Возможно измерение как на фиксированной частоте, так и с изменением частоты в широких пределах, что расширяет область применения устр-ва к повышает точность измерений, так как позволяет выбрать оптим. методику измерений. Возможность перестройки резонатора в сочетании с высокой добротностью позволяет использовать устр- во для допускового контроля диэл, проницаемости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. О)

О

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения диэлектрической проницаемости материалов, например листовой формы.

Цель изобретения - повышение чувствительности и расширение диапазона измеряемь1Х толщин, обеспечение измерений в диапазоне частот,

На чертеже приведена конструкция устройства для измерения параметров диэлектриков.

Устройство для измерения параметров диэлектриков содержит зеркала 1, выполненные цилиндрическими, образующие открытый резонатор, полые проводящие цилиндры 2 с продольными щелями 3, ориентированными друг к другу, Расстояние h между полыми проводящим цилиндрами 2 может изменяться., а оси полых проводящих цилиндров 2 параллельны прямолинейным образуюш 1м зеркал 1 и лежат в плоскости, проходяще через центры симметрии зеркал 1.

Устройство для измерения параметров диэлектриков работает следующим образом.

При любом способе возбуждения от- крытого резонатора, образованного зеркаламу 1, в нем устанавливаются колебания дискретных частрт, определяемых расстоянием между зеркалами. Размещение в резонаторе системы кол- лине арно расположенных цилиндров 2 с продольными щелями 3 приводит к селективному взаимодействию (щелевых) цилиндров 2 с полем открытого резонатора за счет резко выраженных резо- нансных свойств цилиндров 2,

Расчетная добротность системы превышает 10 , что является физической предпосылкой значительного возрастания концентрации поля в области между

цилиндрами 2,

I.

На резонансной частоте электродинамические размеры цилиндров 2 возрастают, превышают размер каустики резонатора и за счет эффекта квази- йипольной диаграммы рассеяния на резонансной частоте энергия переизлучается на зеркала 1 и, складываясь в фазе с полем открытого резонатора, концентрируется в области между ци- линдрами 2, Плотность энергии при этом более чем в 400 раз превышает плотность энергии в открытом резонаторе и данная система оказывается

чрезвычайно чувствительной к внесению в нее диэлектрических материалов.

Изменение расстояния h между цилиндрами 2 приводит к перестройке резонансной частоты, при этом зависимость имеет вид

f

TTD

г

(1)

Q 5

о

0

Q 5

где с - толщина стенок цилиндров 2;

d - линейный размер щели 3;

D - внутренний диаметр цилиндров 2.

Анализ уравнения (1) показывает, что технически осуществима перестройка резонансной системы цилиндров 2, которая и определяет широкополосность устройства в пределах 3-25 ГГц, Расстояние h между цилиндрами 2 при этом может изменяться в пределах 0,05-40 мм, т,е, устройство позволяет исследовать как тонкие пленки, так и довольно толстые образцы, причем весь диапазон измерений может быть перекрыт малым количеством щелевых цилиндров (не более трех) при использовании единственного открытого резонатора.

Исследуемый образец может быть как листовой, так и произвольной формы, В последнем случае возможно определение больших диэлектрических проницае- мостей из-за меньшего влияния образца. .

При внесении в область между щелевыми цилиндрами листового образца диэлектрика с размерами, превьш1а1С1Щи- Мй размеры зеркал и при нормальности плоскости образца к плоскости щелевых цилиндров изменение резонансной частоты однозначно связано с диэлектрической проницаемостью образца: I

е A i+A-J(2+A) 2+А)-2(Ц-А)з

А Ifl + 1п(|)1 ln(S ) ;(2) It d J

1 + h/D, f f/f

где h - толщина образца;

fp - начальная резонансная частота;

f - резонансная частота системы после внесения образца. Измерения с помощью предлагаемого устройству можно несколькими способами: способом определения изменения резонансной частоты при внесении ма