Способ измерения постоянной холла листовых материалов
Изобретение относится к измерительной технике, основано на исследовании параметров материалов с помощью электромагнитных волн микроволнового диапазона. Цель изобретения - обеспечение неразрушающего измерения постоянной Холла листовых материалов произвольного поперечного сечения. Листовой материал 13 с известной электропроводностью σ помещают между отрезками 8 и 9 прямоугольного волновода без зазоров и воздействуют на него электромагнитными колебаниями с частотой ω от источника 1 электромагнитного излучения. Фиксируют значение мощности P<SB POS="POST">H10</SB> с помощью проходного измерителя мощности 6 и уровень мощности P<SB POS="POST">H11</SB> по измерителю мощности 12. Затем измеряют коэф.стоячей волны по напряжению К<SB POS="POST">с</SB> с помощью измерителя 3 коэф. стоячей волны. По измеренным значениям определяют по формуле величину коэффициента Холла P<SB POS="POST">H</SB>. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1478105
А1 (51)4 G 01 N 22 00
ИЧЫЖМ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4220235/24-09 (22) 12.04.87 . (46) 07.05.89. Бюл. N - 17 (72) В.В.Сидорин и N,В.Сидорин (53) 621.317,39 (088,8) (56) Киреев П. С. Физика полупроводников. -. H.: Высшая школа, 1975, с, 247-263, Харвей А,Ф. Техника сверхвысоких частот, т,i. — M.: Сов, радио, 1963, с, 214, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ
ХОЛЛА ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике, основано на исследовании параметров материалов с помощью электромагнитных волн микроволнового диапазона. Цель изобретения — обеспечение неразрушающего измерения постоянной Холла листовых материалов произвольного поперечного сечения.
Листовой материал 13 с известной электропроводностью Ь помещают между отрезками 8 и 9 прямоугольного волновода без зазоров и воздействуют на него электромагнитными колебаниями с частотой ы от источника 1 электромагнитного излучения. Фиксируют значение мощности P N „ с помощью проходного измерителя мощности 6 и уровень мощности Р „„ по измерителю мощности 12. Затем измеряют коэф. стоячей волны по напряжению К с помощью измерителя 3 коэф. стоячей вол® ны. По измеренным значениям определяют по Формуле величину коэффициента (/)
Холла Р„. 1 ил.
14 78105
Изобретение относится к измерительной технике, основано на исследовании параметров материалов с помощью электромагнитных волн микроволнового диапазона и предназначено для опреде5 ления электрофизических параметров листовых полупроводниковых материалов, Цель изобретения — обеспечение неразрушающего измерения постоянной
Холла листовых материалов произвольного поперечного сечения.
На чертеже представлена электрическая схема устройства для реализа- 15 ции способа измерения постоянной
Холла листовых материалов.
Устройство для реализации предлагаемого способа содержит источник 1 электромагнитного излучения, вентиль 20
2, измеритель 3 коэффициента стоячей волны с индикатором 4. фазовращатель
5, проходной измеритель 6 мощности волны типа Н„ прямоугольного волновода, фильтр 7 указанного типа волны 25
Э первый 8 и второй 9 отрезки прямоугольного волновода, фильтр 10 волны типа Н„„ прямоугольного волновода, фильтр 11 верхних частот с граничной частотой ь „ (2 ыи измеритель 12 30 .мощности. Зазор между первым и вторым отрезками прямоугольных волноводов предназначен для размещения в нем листового. материала 13. (2) индукции
Структура поля волны типа Н, прямоугольного волновода такова, что при одинаковой ориентации вектора электрической компоненты и, следовательно, возбуждаемого ею тока в материале направление вектора магнитной индукции в материале по сечению прямоугольного волновода вдоль пирокой его стенки меняется дважды. Это обусловливает возбуждение в листовом материале в направлении, параллельном широкой стенке волновода, ЭДС Холла двух знаков, меняющихся с частотой, вдвое превышающей частоту изменения возбуждающего ее тока, что приводит к воз-. буждению двух полуволн электромагнитного поля по широкой стенке волно вода.
Способ осуществляют следующим об- 35 разом, Если в плоскости листового материала возбудить электромагнитной волной СВЧ-электрический ток плотностью, 40 равной
j z = Ь Е cos(vt+ Ep,), (1) где 6 — удельная электропроводность листового материала;
Š— амплитуда напряженности 45 электрической компоненты поля электромагнитной волны, возбуждающей электрический ток в листовом материале; >, ц, — соответственно циклическая 5р частота и начальная фаза напряженности электрической компоненты электромагнитного поля в плоскости листового материала; текущее время, и воздействовать на листовои материал переменным магнитным полем той же частоты, направленным перпендикулярно гектору плс тностн тока (с индукнп ей
Б = Всоз(<, t+ g.,), где R — амплитуда вектора магнитно го поля; ц.„ — начальная фаза магнитной индукции, то в плоскости листового материала пластины возникает ЭДС F,„, равная сумме двух составляющих: постоянной и переменной, изменяющейся с удвоенной частотой 2 ы
Е,=R LBz g
+ Нн В „,Ф Е Й2 + cd+ Ч,) ° (3)
Измерив переменную составляющую
ЭДС Холла с частотой 2ы — второе слагаемое в выражении (3), — коэффициент
Холла Кц можно определить из следующего соотношения:
К „= 2 Е к(2с,>)
В6 Е„соя(2ые+ ц 0 M,l
Если ток возбуждать полем волны типа Н„, а вместо внешнего поля магнитного поля использовать магнитную составляющую электромагнитного поля волны Н„ прямоугольного волновода, перпендикулярную вектору плотности наведенного в материале тока, то ЭДС
Холла удвоенной частоты возбудит волну типа Н„„прямоугольного волновода высший тип волны прямоугольного волновода,. имеющий по узкой и широкой стенкам поперечного сечения прямоугольного волновода по одной вариации электрической компоненты электромагнит ног о поля .
14 и I() >
Грани чн< е ус л<>вин, требyI<><
40, (5) R н и„
6р рК (— ") 1 — (— -) )Р„(ы)Т
О С )<,H "<, I
z — волновое сопротивление сво- о бодного пространства;
a b — размеры широкой и узкой стенок соответственно поперечио- 5р
ro сечения первого и второго отрезков прямоугольного волно вода; — длина волны в свободном пространстве; 55 критическая длина волны типа
Н „в прямоугольном волноводе; абсолютная магнитная проницаемость и относительная магЛ
I 1д <4 Условием, определяющим формирование поля, возбуждаемого ЗДС Холла, в структуру волны типа Н „, прямоугольного волновода, как наиболее предпочтительную в рассматриваемой конфигурации, является преемственность ориентации и структуры магнитных компонент волн типа Н„, и Н,„ прямоугольного волновода. Таким образом, при воздействии на листовой материал электромагнитным полем волны типа Н„ прямо- 2р угольного волновода в нем возникает волна типа Н „„ прямоугольного волновода с частотой, вдвое большей частоты волны типа H прямоугольного волново«> да. Амплитуда электрической состав- 25 ляющей и пропорциональная ей мощ-. ность волны типа Н, прямоугольного волновода определяются, как следует из выражения (4), параметрами материала, выраженными через коэффициент Холла Кн и удельную электропроводность Ь, Поэтому, измерив мощность волн типа Н „ прямоугольного волновода P н и мощность волны типа Н „, <о прямоугольного волновода P H посто35 янную Холла листового материала можно определить из соотношения, получаемого в результате преобразования I выражения (4): нитная прокоп<цаемость листового материала соответственно; К, — коэффициент стоячей волны для волны типа Н,„прямоугольного волновода; Т вЂ” коэффициент пропускания лисH 11ii тового материала для волны типа Н „прямоугольного волновода. Измерение коэффициента Холла листовьгх материалов выполняется следующим образом. Листовой материал 13 с известной электропровоцностью 6 поме-. щают ь.ежду первым 8 и вторым 9 отрезками прямоугольного волновода без зазоров и воздействуют íà нее электромагнитными колебаниями с частотой <> от источника 1 электромагнитного излучения, Фиксируют значение мощности P н „с помощью проходного измерителя б мощности и уровень мощности Р н „ по измерителю 12 мощности, добиваясь максимального его значения регулировкой фазовращателя 5, и измеряют коэффициент стоячей волны IIQ напряжению К, с помощью измерителя 3 коэффициента стоячей волны. По измеренным значениям определяют по формуле (5) величину коэффициента Холла н Формула изобретения Способ измерения постоянной Холла. листовых материалов, заключающийся в облучении листового материала электромагнитной волной и измерении ее мощности, отличающийся тем, что, с целью обеспечения неразрушающего измерения постоянной Холла листовых материалов произвольного поперечного сечения, листовой материал облучают с помощью прямоугольного волновода волной типа Н, с частотой и, дополнительно измеряют мощность P „ волны типа Н „„прямоугольного 11 волновода на частоте 2<> и вычисляют постоянную Холла К „по формуле 1 аЬк,Рн „(2<>) R н н Ф >«> Г Р РК 1-(---,) 3РI<, (< )Т„ 3му где а,Ь вЂ” размеры широкой:и узкой стенок прямоугольного волновода; z — волновое сопротивление свое бодного пространства; 1478105 Л Т н Составитель А.Лысов Редактор С.Пекарь Тирад Л.Олийнык Корректор В. Гирняк Заказ 2356/43 Тираж 790 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Ь вЂ” удельная проводимость листового материала; — абсолютная магнитная проницаемость и относительная 5 магнитная проницаемость листового материала соответственно; К - коэффициент стоячей вараны для волны типа Н, прямоугольного волновода; 6 критическая длина волны mme Н прямоугольного волнавщ а; длЬ@а волны в свободном пространстве; коэффициент пропускания листового материала для волны типа Н,„прямоуголь-. ного волновода, 
