Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров жидкостей

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ. ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТЕЙ, содержащая кювету, установленную между входным и выходным окнами, отличающаяс я тем, что, с целью повышения то 1 ности измерений, она дополнительно содержит трехгранную диэлектрическую призму нарушенного полного внутренне i-o отражения, на боковых гранях которой расположены входное и выходное окна, выполненные в виде цилиндрических стаканов, основания которых ориентированы перпендикулярно падающему и выходящему иэлуче нию, а одна из стенок кюветы совмещена с ocHOBaHjieM призмы, причем диэлектрическая призма нарушенного полного внутреннего отражения выполнена с углом при основании Ot arcsin п,., где п,, - показатель преломления материала призмы относи (Л тельно исследуемой жидкости. с ьэ 9) 00 4 ;е

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

00UNhOI

PECAVSlNH

69 (И) А

3!50 G 01 Я 22 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР вв IN е па

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМЩДТЕЛЬСТВУ (21) 3633964/24-21 (22) 05. 08. 83 (46) 30, 11. 84. Бюл. М 44 (72., С.A.Тиханович и В.А. Конев (71) Институ г прикладной физики

АН БССР (53) 62 . 317 (088, 8) (56) i. Áðàíäò А.А.Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., 1963, с.297.

2. Авторское свидетельство СССР

У 878023, кд. G О! N 22/00, 1980 (прототип), (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТЕЙ, содержащая кювету, установленную между входным и выходным окнами, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности измерений, она дополнительно содержит трехгранную диэлектрическую призму нарушенного полного внутреннего отражения, на боковых гранях которой расположены входное и .выходное окна, выполненные в виде цилиндрических стаканов, основания которых ориентированы перпендикулярно падающему и выходящему излучению, а одна из стенок кюветы совмещена с основанием призмы, причем диэлектрическая призма нарушенного полного внутреннего отражения выполнена с углом при основании

ВВвагевкп и, где и — ппкавагель Я преломления материала призмы относительно исследуемой жидкости.

1 ) )26849

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис- е пользовано в электронной н химиче- и ской промышленности дпя ичмерения с диэлектрической проницаемости и тан- g n генса угла потерь жидких диэлектри- м ков. о

Известна измеригельная ячейка н для исследования диэлектрических па-- к раметров жидкостей, содержащая кювету !О с входным и выходным окнами Ц .

Однако известная кювета не позволяет производить измерения с вы-. т сокой точностью в миллиметровом и cyb- к миллиметровом диапазонах длин волн, )5 р так как в этом диапазоне влияние ч слюдяных пластинок, образующих стенки кюветы, вносит дополнительную пог- в решность в результаты измерений. Кроме того, при использовании известной 20 р кюветы для определения диэлектричес- г ких параметров жидкости необходимо с проводить измерения коэффициента от-. ражения и прозрачности, что приво- т дит, особенно при использовании ди- 25 к электриков с малыми потерями, к значительным экспериментальным к трудностям при измерении коэффициента отражения и низкой точности, Б

Наиболее близкой к изобретению н является измерительная ячейка для исследования диэлектрических пара- 1метров жидкостей, содержащая кювету, в установленную между входным и выход- т ным окнами и диэлектрическую оболочку (2, Однако известная ячейка не позволяет проводить измерения с высокой точностью из-за влияния пленки ди- д электрической оболочки. Кроме того, Щ для определения величины днэлектриче- э ской проницаемости необходимо прова- п дить дополнительное измерение толщины диэлектрической оболочки с ис- в следуемой жидкостью. с зЦ

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров жидкостей, содержащая кювету, установленную между входным и выходным окнами, дополнительно содержит трехгранную диэлектрическую призму нарушенного полного внутреннего отраже- 55 ния, на боковых гранях которой распаложены входное и выходное ог,— на, выполненные в виде цилиндрических стаканов, основания которых оринтировапы перпендикулярно падающему выходящему излучению, а одна из тенок кюветы совмещена с основанием ризмы, причем диэлектрическая приза нарушенного полного внутреннего тражения выполнена с углом при осовании к Qlcslll п, где п „вЂ” поазатель преломления материала призмы относительно исследуемой жидкости.

Входное и выходное окна служат для подсоединения ячейки к СВЧ траку на базе стандартного цилиндричесого лучевода диаметром 20 мм . Иатеиал призмы выбирается из условия, тобы на границе призма-исследуемая кидкость выполнялось условие полного нутреннего отражения .

Изменение эллипсометрических пааметров излучения, отраженного от раницы призма-жидкость, позволяет высокой точностью определить вели— чину диэлектрической проницаемости и ангенса угла потерь различных жидостей. Кроме того, при толщине слоя жидкости d p 0,83 эллипсометричесие параметры излучения, отраженноо от границы призма †жидкос (при

ыполнении условия полного внутренего.отражения) не зависит от толщины слоя жидкости d и, следователью, знание толщины при измерении еличины диэлектрической проницаемоси не обязательно, что ведет к повышению точности измерений.

На чертеже приведена конструкция измерительной, ячейки.

Измерительная ячейка для исследо.-с ования диэлектрических параметров жидкостей содержит трехгранную дилектрнческую призму 1 нарушенного . олного внутреннего отражения, кювеу 2, входное 3 и выходное 4 окна, ыполненные в виде цилиндрических таканов для подключения стандартных лучеводов диаметром 20 мм и установленные на боковых гранях призмы.

1Измерительная ячейка работает следующим образом.

Исследуемая жидкость помещается в кювету 2. Линейно поляризованная электромагнитная волна через входное окно 3 поступает в призму ) и на границе призма-жидкост. испытывает полное внутреннее отражение. Отраженная электромагнитная волна в результате отражения на границе призма-жидкость становится в общем случае!

126849 2 я ® q l —.зм

Составитель Л.Сорокина

Редактор Л.Алексеенко Техред .А.Бабинец Корректор C.ùåêìàð

Заказ 8683/32 Тираж 822 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

3 эллиптически поляризованной и через вхолное окно 3 поступает в измерительный тракт. Эллипсометрические параметры, отраженной волны определяются величиной диэлектрической проницаемости призмы и жидкости, углом падения на границу призма-жидкость и длиной СВЧ волны, Зная угол падения 1 и величину диэлектрической проницаемости матери- 10 ала призмы и измерив эллипсо1 метрические параметры отраженной волны Р по формуле рассчитывают диэлектрические параметры исследуемой жидкости Я2

Первоначально, измеряют эллипсометрические.параметры СВЧ волны,отраженной от границы призма-воздух (без исследуемой жидкости), и по приведенной формуле рассчитывают диэлектрические параметры материала призмы, если они не известны.

3а базу сравнения принимается серийно выпускаемый измеритель .параметров диэлектриков Е9-6.

Базовое устройство позволяет с погрешностью +2X измерять диэлектрическую проницаемость диэлектриков на образцах цилиндрической формы диаметром 49 и 95 мм.

При измерении диэлектрической проницаемости жидкостей базовым устройством возникает дополнительная погрешность, величина которой определяется точностью дозировки при заполнении исследуемой жидкостью рабочего резонатора и может В несколько раз превышать погрешность базового устройства при измерении диэлектрической проницаемости твердых образцов, Кроме того, процесс измерения базовым устройством достаточ но сложен и требует значительного количества исследуемой жидкости.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым обладает более высокой точностью (+1X) измерений диэлектрической проницаемости жидкостей, поскольку исключается влияние точности дозировки исследуемой жидкости.