Датчик для измерения параметров диэлектрических материалов

(54) ДАТЧ РОВ ДИЭ (57) Изобр рений. Це ности и измерени 1 б 1 3 18 0 с г 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССМ 907465, кл. 6 01 В 27/26. 1980Авторское свидетельство ССМ 478265, кл. 0 01 Н 27/26, 1973 К ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТ ЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВетение относится к технике измеь изобретения - повышение точ обеспечение локальности . Датчик для измерения параметО. 1666976 А ров диэлектрических материалов содержит цилиндрический резонатор (Р) 1 с подвижными бесконтактными поршнями, элементами связи и диэлектрической подложкой (ДП) 18 для размещения исследуемого образца. В центре Р 1 установлен диск 2 из высокодобротного диэлектрика, закрепленный в Р 1 посредством диэлектрической шайбы 3, причем ДП 18 установлена с возможностью осевого перемещения относительно диска 2. Сначала посредством поршней 4,5 и перемещения ДП 18 с нанесенными на нее образцами с известными параметрами и без них настраивают на резонанс. Затем при тех же расстояниях измеряют те же параметры при размещении исследуемых образцов. 3 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к излерительной тех ике и может использоваться для измерения диэлектрических параметров тонких диэлектрических покрытий, нанесенных на диэлектрические подложки при производстве изделий электронной техники,Цель изобретения - повышение точности и обеспечение локальности измерений,На фиг, 1 представлена конструкция датчика для измерения; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - структурная схема злектрическо о соединения датчика в измерительную схему,Датчик для измерения параметров диэлектрических материалов содержит цилиндрический резонатор 1, в поперечное сечение которого по е о центру установлен диск 2 из высокодобротного диэлектрика, на диск 2 надета диэлектрическая шайба 3 на фторопласге, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру цилиндрического резонатора 1 и в 1,3-1,4 раза больше диаметра диска 2, Внутри цилиндрического резонатора 1 установлены подвижные бесконтактные поршни 4 и 5 с возможностью их предельного перемещения. Крепятся поршни 4 и 5 посредством штифтов 6 и 7 к осям микрометров 8 и 9. Торцовые стенки 10 и 11 резонатора 2 служат для крепления микрометров 8 и 9 посредством штифтов 12 и 13 и винтов 14 и 15 к концам цилиндрического резонатора 1, Резонатор 2 содержит также элементы 16 и 17 связи, Диэлектрическая подлож;а 18 укреплена в резонаторе с возможностью горизонтального перемещения относительно торцовой поверхности диска 2. На фиг, 2 показан элемент крепления и перемещения диэлектрической подложки 18, согтоящий из гайки 19 и винта 20, и изготовленного из берилиевой бронзы и имеющего на конце по центру паз, обладающий пружинящими свойствами, ширина которого равна толщине диэлектрической подложки 18. Продольные пазы в цилиндрическом резонаторе 1, равные ширине диэлектрической подложки 18 и диаметру винта 20 позволяют производить установку диэлектрической подложки с максимальным зазором 1 между торцом диэлектрического диска 2. равным 0,25 радиуса диэлектрического диска 2, Величина зазора 1 определена экспериментально при измерения: а диапазоне длин волн более 3 см.Структурная схема электрического соединения датчика с измерительными приборами см.фиг.3) содержит генератор 21 СВЧ, электронный частотомер 22, ферритоаый аенгиль 23, направленный ответаитель 24, датчик 25. измеритель добротности 26, направленный ответвитель 27 и соласованную на рузку 28 Вторые выходы направленных ответвителей 24 и 27 соединены с входами измерителя добротности 26, а второй выход генератора 21 соединен с частотомером 22,В качестве измерителя добротности 26 можно использовать два измерителя мощности или измерителя отношений,Схема работает следующим образом.Через элемент 16 связи возбуждают в резонаторе 1 датчика 25 резонанс с типом колебаний Ро 1 а СВЧ-сигналов, поступающих от генератора 21 СВЧ через ферритовый вентиль 23 и направленный ответвитель 24. Производят настройку резонатора 1 почастотомеру 22 и и измерителю добротности 26 путем произвольного перемещения поршней 4 и 5 и диэлектрических подложек 18 с известными параметрами без и с нанесенным на одну из сторон тонкого диэлектрического покрытия относительно торцовой поверхности диэлектрического диска 2 по максимальной разности резонансных частот и собственных добротностей резонатора 25 с установленными в него диэлектрическими подложками без и с нанесенными на одну из сторон, обращенную к торцовой поверхности диска 2, тонкого диэлектрического покрытия. Фиксируют при этом расстояния 2, з от торцовых поверхностей поршней 4 и 5 до диэлектрического диска 2 и 4 до диэлектрической подложки. Далее при этих расстояниях 2, з, а измеряют резонансную частоту и собственную добротность резонатора с установленной в него диэлектрической подложкой с нанесенным на одну из сторон, обращенную к торцовой поверхности диска 2, тонкого диэлектрического покрытия, По результатам измерений расчетным путем определяют диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь тонкого диэлектрического покрытия. Предлагаемая схема обеспечивает возможность локальных измерений диэлектрической проницаемости пленок на диэлектрической подложке на круглом участке диаметром до 2-2,5 мм.Использование высокодобротного диэлектрического диска 2,имеющего на той же резонансной частоте при типе колебаний НоМобьем в 100-1000 раз меньший по сравнению с полым цилиндрическим резонатором с типом колебаний Нопри сравнимой добротности из разработанного типового конструктивного ряда с оптимальным соотношением длины диска 2 к его диаметру, равным 0,37 при к = 40-83 позволяетреализовать резонатор для измерения диз1666976 Формула изобретения Датчик для измерения параметров диэлектрических материалов, содержащий цилиндрический резонатор, на торцах Составитель Р.КузнецоваРедактор Л.Пчолинская Техред М,Моргентал Корректор О.Ципле Заказ 2520 Тираж 414 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лектрических параметров тонких диэлектрических покрытий в диапазоне длин волн 1,3-10 см при определении параметров диэлектрических покрытий на круглом участке диаметром до 3,25 мм, В предлагаемом резонаторе электромагнитное поле в основном сконцентрировано около диэлектрического диска 2 и удалено от внутренних стенок резонатора, за счет чего потери во внутренних стенках датчика значительно ниже, а добротность выше по сравнению с прототипом за счет наиболее эффективного взаимодействия диэлектрического покрытия диэлектрической подложки с электромагнитным полем диска 2 в резонаторе. которого установлены бесконтактные поршни, элементы связи цилиндрического резонатора. при этом цилиндрический резонатор состоит из двух частей, раэделен ных сквозной поперечнои щелью, а внутрицилиндрического резонатора установлена диэлектрическая подложка для размещения исследуемого образца, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и 10 обеспечения локальности измерений, введен диск иэ высокооборотного диэлектрического материала. который размещен внутри введенной диэлектрической шайбы, закрепленной в центре цилиндрического 15 резонатора, а диэлектрическая подложкадля размещения исследуемого образца установлена с возможностью перемещения вдоль ось цилиндрического резонатора относительно торцевой поверхности диска, 20 при этом толщина диска равна толщине диэлектрической шайбы.