Открытый резонатор для измерения параметров диэлектриков при нагреве Советский патент 1993 года по МПК G01N22/00 G01R27/26 

.Изобретение относится к технике изме- р.ений диэлектрических свойств материалов на сверхвысоких частотах при нагреве образца.

Цель изобретения - упрощение устройства и устранение зависимости измерений от метеоусловий и времени суток.

Указанная цель достигается тем, что в открытом резонаторе, содержащем сферическое зеркало, плоское зеркало-нагреватель с образцом и источник тепловой энергии, концентратором которой на образец является сферическое зеркало, в качестве источника тепловой энергии используют кольцевой нагреватель с рефлектором, причем внутренний диаметр рефлектора на 20- 40% превышает диаметр каустики с месте

его расположения, а расстояние между раскрывом рефлектора и сферическим зеркалом составляет от 20 до 45% радиуса кривизны сферического зеркала.

Конструкция открытого резонатора показана на чертеже.

Сферическое охлаждаемое зеркало 1 и плоское зеркало-нагреватель 2 образуют полусферический открытый резонатор, связанный через волновод 3 и отверстие связи в центре сферического зеркала с измерительной аппаратурой (на чертеже не показана). Образец 4 расположен на плоском зеркале-нагревателе 2. Вокруг плоского зеркала 2 с образцом 4 расположен кольцевой нагреватель 5, состоящий из рефлектора 6 и нагревательного элемента 7. Плоское

00

о о

со со

4

зеркало 2 соединено с узлом настройки 8. Кольцевой нагреватель 5 расположен между сферическим 1 и плоским 2 зеркалами таким образом, что его излучение, отраженное от сферического зеркала 1, практически полностью попадает на поверхность образца 4 (ход лучей показан на чертеже стрелками), а внутренний диаметр кольцевого нагревателя на 20-40% превышает диаметр каустической поверхности 9 в месте расположения нагревателя. Расстояние между раскрывом рефлектора 6 и сферическим зеркалом 1 составляет 20-45% радиуса кривизны зеркала 1. Термопары 10 и 11 установлены с двух сторон образца в контакте с его нижней и верхней поверхностями.

Работает резонатор следующим образом. Вначале его без образца настраивают в резонанс на частоту измерения перемещением плоского зеркала 2 с помощью узла настройки 8 и замечают положение зеркала и коэффициент передачи резонатора при резонансе. Затем образец 4 укладывают на зеркало и вновь настраивают резонатор в резонанс. Изменение положения плоского зеркала дает информацию об относительной диэлектрической проницаемости, а изменение коэффициента передачи - о тангенсе угла диэлектрических потерь материала образца. Температура поверхностей образца контролируется двумя термопарами - первая термопара 10 (неподвижная) встроена в плоское зеркало 2, вторая термопара 11 (подвижная) вводится в соприкосновение с верхней поверхностью образца. Включают нагреватель, встроенный в плоское зеркало (на чертеже не показан). После установления термодинамического равно0

5

0

весия в образце, когда показания термопар перестают изменяться во времени, включают дополнительный нагреватель 5, излучение ко1 торого отражается от сферического зеркала 1 на образец 4. Мощность, подаваемую на дополнительный нагреватель 5, увеличивают до тех пор, пока показания подвижной термопары 11 не сравняются с показаниями термопары 10, что свидетельствует о постоянстве температуры по толщине образца. После этого подвижную термопару 11 выводят за пределы каустики 9, настраивают резонатор в резонанс и определяют положение плоского зеркала и коэффициент передачи резонатора. Затем изменяют мощность, подаваемую на нагреватель плоского зеркала, и повторяют операции уравновешивания температур и измерения положения плоского зеркала и коэффициента передачи резонатора.

Формула изобретения

Открытый резонатор для измерения параметров диэлектриков при нагреве, содержащий сферическое зеркало и плоское зеркало-нагреватель, предназначенное для размещения образца, источник тепловой энергии, концентратором которой на образец является сферическое зеркало, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения, в качестве источника тепловой энергии используют кольцевой нагреватель с рефлектором, причем внутренний диаметр рефлектора на 20-40% превышает диаметр

каустики в месте его расположения, а расстояние между раскрывом рефлектора и сферическим зеркалом составляет 20-45% радиуса кривизны сферического зеркала.

Использование: изобретение относится к технике измерения диэлектрических свойств материалов и предназначено для измерения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материалов на сверхвысоких частотах при нагреве образца. Сущность изобретения: между сферическим и плоским зеркалами открытого резонатора введен дополнительный кольцевой нагреватель с рефлектором, излучение которого отражается сферическим зеркалом резонатора и направляется им на наружную поверхность образца, причем внутренний диаметр рефлектора на 20-40% больше диаметра каустики в месте расположения рефлектора, а расстояние между раскрывом рефлектора и сферическим зеркалом составляет 20-45% радиуса кривизны зеркала. Применение открытого резонатора с дополнительным кольцевым нагревателем позволяет производить измерения диэлектрических свойств в интервале температур 100-600° С в зависимости от величины относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь и их температурных коэффициентов. ел с