Способ измерения диэлектрической проницаемости материалов

аж ГОсудАРстВенный КОмитетпО изОьРетениям и ОтнРцтияпРи пнт сссР ПИСАНИЕ 21) 4737049/09(71) Институт прикладной физики АН БССР(56) Авторское свидетельство СССР 8 1185269, кл. С 01 Р 27/26, 1985,Авторское свидетельство СССР1161899, кл. С 01 К 27/26, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИзобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано для измерения относительной диэлектрической проницаемости материалов в авиационной и радиотехнической промышленности.Цель изобретения - повышение точности измерений и обеспецение изменений диэлектриков толщиной )(3-5)%На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - расцетные зависимости диэлектрической проницаемости контролируемого материала от резонансной частоты поверхностного плазмона.Устройство содержит свип-генератор 1 СВЧ-колебаний, излучающую антенну 2, диэлектрическую линзу 3, полупроводниковую пленку 4, контрозовано при контроле диэлектрическойпроницаемости материалов. Целью изобретения является повышение точностиизмерений и обеспечение измерения диэлектриков, толщиной (3-5), Способосуществляется путем возЬуждения награнице полупроводниковой пленкиисследуемый материал электрон.=гнитн.;волны - поверхностного плазмона, иизмерения его резонансной цастоть, покоторой и судят о величине диэлектр"ческой проницаемости материала. Возбуждение поверхностного плазмона осуществляется облучением частотно-модулированной СВЧ-волной под определенным углом падения. 1 с.п. ф-лы, 2 ил,разомКонтролируемый материал 5 облуцают с помощью генератора 1 и излучающей антенны 2 через диэлектри .ескую линзу 3 и полупроводниковую гленку 4 частотно-модулированной СВЧ-вол ной, поляризованной в плоскости падения, под углом (.агсзхп(/,Г,С 1 Л Отр енная волна попадает в приемнуа антенну 6, усиливается в блоке 7 и детектируется СВЧ-детектором 8, Далее продетектированный сигнал попадает на вход экстрематора 9. В момент времени, когда частота генератора равнайе, на границе полупроводниковая пленка - контролируемый диэлектриквозбуждается поверхностный плазмон, который поглощает часть энергии падающей волны. В результате этого амплитуда отраженной волны резко уменьшается и с выхода экстрематора 9 поступает управляющий импульс на вход блока 10 обработки. На управляющий вход блока 10 обработки с управляющего выхода СВЧ свип-генератора 1 непрерывно поступает сигнал пилообразной формы, амплитуда которого пропорциональна текущей частоте свип-генератора 1. В момент прихода управляющего импульса с экстрематора 9 в блоке 10 обработки фиксируется мгновенное значение амплитуды пилообразного сигнала, по величине которой с помощью предварительно занесенных в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) блока обработки частотной характеристике свип-генератора 1 исходных параметров линзы и пленки осуществляется определение резонансной частоты и расчет диэлектрической проницаемос ти контролируемого материала. Блок 10 обработки выполнен на основе управляющего вычислительного устройства К 1-20, а экстреиатор - на основе операционного усилителя с отрицательной обратной связью по иэаестной схеме.Расчетные зависимости (фиг. 2) приведены для диэлектрической проницаемости линзы 3 :" 3,57. 9 качестве материала полупроводниковой пленки выбран ипБЬ (сурмянистый индий п-типа), имеющий следующие параметры: диэлектрическая проницаемость кристаллической решетки Я 1,=10, концентрация электронов И 510 м2 О -3 эффективная частота столкновений электрона=1,8 10 с , эффективная мас-Иса электрона в=0,014 вв, где ше - масса покоя электрона. Кривые. 1-4 соответствуют углам падения 50, бО70 и 80,Формула изобретенияСпособ измерения диэлектрическойпроницаемости материалов, заключающийся в облучении контролируемого материала частотно-модулированным линейно-поляризованным СВЧ-излучением,возбуждении поверхностной электромагнитной волны и измерении ее резонансной частоты,о т л и ч а ю щ и йс я тем; что, с целью повышения точности измерений и обеспечения измерения диэлектриков толщиной )(3"5)Яконтролируемый материал устанавливаютна полупроводниковую пленку, нанесенную на основание полуцилиндрической диэлектрической линзы, плоскостьполяризации СВЧ-излучения .Устанавливают параллельно плоскости падения,облучение осуществляют через диэлектрическую линзу под угломИЧ(Е/Г,)поверхностную электромагнитную волнувозбуждают типа поверхностного плазмоиа и определяют диэлектрическуюпроницаемость Я контролируемого материала с помощью выражения1 1-1Я (аае. + ущ - .тщ)Г +6где Е - диэлектрическая проницаемость линзы;ЧфуГОл падения волныЕь - диэлектрическая проницаемость кристаллической решетки полупроводника;- эффективная частота столкновений электронов;Ц е - резонансная частота поверхностного плазмона,1700496З ЧООСоставитель Е.Скороходов Редактор А.Козориз Техред М,Дидцк Корректор ААоруч Заказ 11682 Тираж Подписное ВНИИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 Лроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагар