Устройство для измерения параметров диэлектриков

 

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 устрво для допускового контроля диэл, проницаемости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

09) (П) (5)) 4 С Oi R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4168960/24-09 (22) 29. 12. 86 (46) 07.06.88. Вюл. Р 21 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) А.Г.Коваленко, В.Н.Кошпаренок, Ю.В.Майстренко и В.П.Шестопалов (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 293502, кл. Н 01 $ 3/02, 1968.

Валитов P.À. и др. Техника субмиллиметровых волн. — М.: Советское радио, 1969, с. 340-343. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение чувствительности и расширение диапазона измеряемых толщин, обеспечение измерений в диапазоне частот. Устр-во содержит зеркала 1, выполненные цилиндрич., образующие открытый резонатор, полые проводящие цилиндры (ППЦ) 2 с продольными щелями 3, ориентированными др. K др.

Расстояние h между ППЦ 2 может изменяться. Оси ППЦ 2 параллельны прямолинейным образующим зеркал 1 и лежат в плоскости, проходящей через центры симметрии зеркал 1. По сравнению с известным устройством достигнуто повышение чувствительности не мечее чем в 100 раз, более чем на порядок расширен диапазон измеряемых толщнн.

Возможно измерение как на фиксирован\ ной частоте, так и с изменением частоты в широких пределах, что расширяет область применения устр-ва и повышает точность измерений, так как позволяет выбрать оптим. методику измерений. Возможность перестройки реsoнатора в сочетании с высокой добротностью позволяет испольэовать устрво для допускового контроля диэл. проницаемости. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

1401404

f

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

Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение диапазона измеряемых 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 проводящими цилиндрами 2 может изменяться, а оси полых проводящих цилиндров 2 параллельны прямолинейным образующим зеркал 1 и лежат в плоскости, проходящей через центры симметрии зеркал 1.

Устройство для измерения параметров диэлектриков работает следующим образом.

При любом способе возбуждения открытого резонатора, образованного зеркаламю 1, в нем устанавливаются колебания дискретных частот, определяемых расстоянием между зеркалами.

Размещение в резонаторе системы коллинеарно расположенных цилиндров 2 с продольными щелями 3 приводит к селективному взаимодействию (щелевых) цилиндров 2 с полем открытого резонатора эа счет резко выраженных резонансных свойств цилиндров 2.

Расчетная добротность системы превышает 10, что является физической предпосылкой значительного возрастания концентрации поля в области между цилиндрами 2.

На резонансной частоте электродинамические размеры цилиндров 2 возрастают, превышают размер каустики резонатора и за счет эффекта квази1

1дипольной диаграммы рассеяния на резонансной частоте энергия переизлучается на зеркала 1 и, складываясь в фазе с полем открытого резонатора, концентрируется в области между цилиндрами 2. Плотность энергии при этом более чем в 400 раз превышает плотность энергии в открытом резонаторе и данная система оказывается черезвычайно чувствительной к внесению в нее диэлектрических материалов.

Изменение расстояния h между ци5 линдрами 2 приводит к перестройке резонансной частоты, при этом зависимость имеет вид где с — толщина стенок цилиндров 2

d — линейный размер щели 3;

D — - внутренний диаметр цилинд15 ров 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 нри этом может изменяться в пределах

0,05-40 мм, т.е. устройство позволяет исследовать как тонкие пленки, 25 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 проницаемостей иэ-за меньшего влияния образ35

При внесении в область между щелевыми цилиндрами листового образца диэлектрика с размерами, превышающи40 ми размеры зеркал и при нормальности плоскости образца к плоскости щелевых цилиндров изменение резонансной частоты однозначно связано с диэлект. рической проницаемостью Я образца: !

Е А f)+A 6 (2+А)7 I 6 (2+А)-2(1+A)7 )

А - + 1п(— ) j 1п(6 +46 6-1) (2)

11 fd d

В=1+ h/D, = f/f., 50 где h — толщина образца;

f — начальная резонансная часО тота; — резонансная частота системы после внесения образца.

Измерения с помощью предлагаемого устройства можно несколькими способами: способом определения изменения резонансной частоты при внесении маз 140 териала с неизвестными характеристиками и эталонного образца (методом сравнения), способом восстановления резонансной частоты после внесения исследуемого материала, способом прямого отсчета, используя соотношения (2) .

Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным достигается повышение чувствительности не менее чем в 100 раэ, более чем на порядок расширяется диапазон измеряемых толщин, а также достигается возможность проведения измерений на произвольной частоте.

1. Устройство для измерения параметров диэлектриков, содержащее открытый резонатор, образованный двумя зеркалами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измеряемых толщин, зеркала выполнены цилиндрическими, и введены два полых проводящих цилиндра, в каждом из которых выполнена продольная щель, при этом полые проводящие цилиндры установлены коллинеарно между зеркалами и ориентированы продольными щелями навстречу друг другу, при этом оси полых проводящих цилиндров параллельны образующим зеркал и лежат в плоскости, проходящей через центры симметрии зеркал.

25 2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерений в диапазоне частот, полые проводящие цилиндры установлены с возможностью изменения

З0 расстояния между ними.

Составитель P.Êóçíåöîâà

Техред И.Верес Корректор В. Бутяга

Редактор П. Гереши

Заказ 2781/45

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

К достоинствам предлагаемого устройства относится возможность проведения измерений как на фиксированной частоте, так и с изменением частоты в широких пределах, что расширяет область применения и повышает точность измерений, поскольку позволяет выбрать оптимальную методику измерений, Кроме того, возможность перестройки резонатбра в сочетании с высокой добротностью позволяет использовать предлагаемое устройство для допускового контроля диэлектри1404 ческой проницаемоСти, что недостижимо у известного устройства.

Формула изобретения