Способ определения диэлектрической проницаемости материалов

 

Изобретение относится к измерению электрических параметров материалов, в частности к измерению диэлектричесой проницаемости. Целью изобретения является повышение точности. Способ заключается в том, что плоскую поверхность диэлектрического материала облучают СВЧ-излучением переменной частоты, поляризованным в плоскости падения, с гаусовым распределением мощности по сечению пучка, регистрируют отраженное излучение под двумя углами, один из которых больше, другой меньше угла падения, угол Брюстера определяют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах регистрации и, исходя из величины угла Брюстера, вычисляют диэлектрическую проницаемость. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО 1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 С 01 Р 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 41 64 031 / 24 -21 (22) 17.11,86 (46) 15.03.90. Бюл. 1э- .l О (71) Институт прикладной йизики АН

БССР (72) В. А. Конев и С.А. Тиханович (53) 621,317.3 (088.8) (56) Горшков М.N. Эллипсометрия.

Советское Радио, I 974, с. 154-156.

Авторское свидетельство СССР

Р 1193459, кл. С 01 В 11/06, 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕЯ. .ЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСK0II ПРОНИПАЕМОСТИ T!ATEPIIAJIOB (57) Изобретение относится к измерению электрических параметров материаИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости материалов в химической, радиотехнической и т,д. промышленности.

Пель изобретения — повыяение точнос т и изме ре н ий.

На чертеже показана блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Сущность способа состоит в том, что проводят облучение контролируемого мате риала электромагнитной СВЧ волной переменной частоты, последова" тельно изменяют угол падения, регистрацию отраженного излучения и определение угла Брюстера, по которому вьг числяют диэлектрическую проницае.SU 15 0436 А1 лов, в частности к измерению диэлектрической проницаемости. Пелью изобретения является повышение точности.

Способ заключается в том, что плоскую поверхность диэлектрического материала облучают СВЧ-излучением переменной частоты, поляризованным в плоскости падения с гауссовым распределением мощности по сечению пучка, регистрируют отраженное излучение под двумя углами, один из которых больше, другой меньше угла падения, угол Брюстера определяют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах регистрации и, исходя из величины угла Брюс те ра вычисляют ди-- ©

Э

9 электрическую проницаемость. 1 ип. мость. Причем облучение контролируемого материала производят гауссовьм

СВЧ пучком, поляризованным параллельно плоскости падения, отраженное излучение одновременно регистрируют под двумя углами, один из которых больше, а другой меньше угла падения, а угол

Б.рюстера фиксируют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах приема. Волна основного типа лучевода имеет гауссово распределение напряженности электрического поля в поперечном сечении лучевода. При падении таких пучков конечной апертуры или аналогичных им на границу раздела двух материалов наблюдается ряд эффектов, отличных от случая падения плоской волны, а именно продольное и боковое смешение СВЧ

1 55043б пучка, распространение отраженного пучка под утлом, не равным углу падения, расщепление отраженного пучка на два пучка и т.д. Указанные эффекты наиболее сильно сказываются при внутреннем отражении и исключение при проведении измерений приводит к до- полнительной погрешности, Данный способ измерений диэлектри- 10 ческой проницаемости позволяет учиты1 вать параметры зондирующих СВЧ пучков и, более того, основан на эффекте расщепления отраженного пучка на два пучка, распространяющихся пор; углами

ЬоС относительно угла падения. Физически данный эффект объясняется тем, что пучки СВЧ волн (например, с гаус1 ,coBblM распределением ) можно рассматривать как суперпози лпо набора плос.- ких .волн различных амплитуд и направлений. Поскольку амплитуда и база от раженной плосковолновой компоненты зависят от угла падения, т.е. для разных компонент различны, отражен- 25 ный пучок может распространяться под углом, отличным от угла падения. Гсли угол падения СВЧ пучка, поляризованного параллельно плоскости падения, равен углу Брюстера после отра- 30 жения формируются два пучка, распространяющихся пор углом +h< к углу

Брюстера. Таким образом, показано, что величина ц. определяется следующим соотношением;

«12 ((з no(<) / созйу

K,Ы, (К„Ы,) iR(sinai,)/"

40 где 0(.z — угол Брюстера, К, — волновое число в первой среде;

2М ширина пучка, i (siruxp/ — производная от модуля коэффициента отражения по

sin<

Такими образом, анализируя распределение электромагнитного поля отраженной СВЧ волны, угол Брюстера с высокой степенью точности можно заАик— сировать по возникновению двух отраженных пучков .

Устройство содержит автомат ичес†кий свип-генератор 1, блок 2 питания гене ратора, волноводно-лучевой переход 3, поляризатор 4, излучающую 5 и приемные 6 и 7 антенны в виде открытых концов лучеводов, волно водно-лучевые переходы 8 и 9, приемники 10 и

11 излучения, компаратор 12 и диэлектрическую призму 13. Контролируемый материал 14 устанавливают на основание призмы 13.

Способ осуществляют следующим образом.

Пучок электромагнитных линейно-по— ляризованных параллельно плоскости падения электромагнитных волн переменной частоты направляют под углом на контролируемый материал через диэлектрическую призму. Изменяют угол падения и регистрируют отраженное из— лучение одновременно под двумя углами, один из которых меньше, а другой больше на 1 — 5 угла падения. Угол .

Брюстера фиксируют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах приема и по известным соотношениям вычисляют диэлектрическую проницаемость. формула изобретения

Способ определения диэлектрической проницаемости материалов, заключающийся в том, что плоскую поверхность исследуемого материала облучают электромагнитной СВЧ-волной переменной частоты, последовательно изменяют угол падения, регистрируют отраженное излучение и определяют угол Брюстера, исходя из величины которого вычисляют диэлектрическую проницаемость,о тл и ч а ю щ и и .с я тем, что, с целью повышения точности измерений, облучение материала производят СВЧ га-. уссовым пучком, поляризованным параллельно плоскости падения, отраженное излучение одновременно регистрируют под двумя углами, один из которых больше, а другой меньше угла падения, а угол Брюстера определяют по наличию отраженного излучения равной интенсивности при двух углах приема.

1550436

Составитель В.Стукан

Редактор Ю.Середа Техред H.Äèäûê Корректор С Иевкун

Заказ 27 0 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101