Способ измерения постоянной холла листовых материалов

,ЯО 1478 А 1 51)4 С 01 Х 22 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юл, Н 1и 10,В.С 088.8) Физика идорин полупровоа, 1975,ко ерхвысоких адио, 1963 хникаСов,(54ХО ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВЫХ МАТЕРИАЛОВтение относится к измеринике, основано на исследо етров материалов с помощь итных волн микроволнового Цель изобретения - обес) ЛЛА ЛИСТ (57) Изобр тельной те вании пара электромагдиапазона,8 ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Киреев П,С.ников. -.И.: Высс, 247-263,Харвей А.Ф. Тчастот, т,1. - Мс. 214. печение неразрушающего измерения постоянной Холла листовых материаловпроизвольного поперечного сечения.Листовой материал 13 с известнойэлектропроводностью Ь помещают междуотрезками 8 и 9 прямоугольного волновода без зазоров и воздействуютна него электромагнитными колебаниями с частотой ы от источника 1 электромагнитного излучения. Фиксируютзначение мощности Рс помощью проходного измерителя мощности 6 и уровень мощности Рпо измерителюмощности 12. Затем измеряют коэф.стоячей волны по напряжению Кс помощью измерителя 3 коэф, стоячей волны. По измеренным значениям определяют по формуле величину коэффициентаХолла Р. 1 ил.4 78105 Изобретение относится к измерительной технике, основано на исследовании параметров материалов с помощьюэлектромагнитных волн микроволновогодиапазона и предназначено для опреде 5ления электрофизических параметровлистовых полупроводниковых материалов,Цель изобретения - обеспечениенеразрушающего измерения постояннойХолла листовых материалов произвольного поперечного сечения.На чертеже представлена электрическая схема устройства для реализации способа измерения постояннойХолла листовых материалов.Устройство для реализации предлагаемого способа содержит источник 1электромагнитного излучения, вентиль 202, измеритель 3 коэффициента стоячейволны с индикатором 4, фазовращатель5, проходной измеритель 6 мощностиволны типа Н прямоугольного волновода, фильтр 7 указанного типа волны 25,мощности. Зазор между первым и вторымотрезками прямоугольных волноводовпредназначен для размещения в немлистового материала 13. 2) индукции10 Структура поля волны типа Н, прямоугольного волновода такова, что приодинаковой ориентации вектора электрической компоненты и, следовательно,возбуждаемого ею тока в материале направление вектора магнитной индукциив материале по сечению прямоугольноговолновода вдоль пирокой его стенкименяется дважды. Это обусловливаетвозбуждение в листовом материале внаправлении, параллельном широкойстенке волновода, ЭДС Холла двух знаков, меняющихся с частотой, вдвоепревышающей частоту изменения возбуждающего ее тока, что приводит к воз-.буждению двух полуволн электромагнитного поля по широкой стенке волно.вода,55 Способ осуществляют следующим образом,Если в плоскости листового материала возбудить электромагнитной волной СВЧ-электрический ток плотностью, 40 равной3= Ь Е,сов(ы+ ц,), (1) где 6 - удельная электропроводностьлистового материала;Е- амплитуда напряженности 45электрической компоненты поля электромагнитной волны,возбуждающей электрическийток в листовом материале; (д ) ц соответственно циклическая 50частота и начальная фазанапряженности электрическойкомпоненты электромагнитногополя в плоскости листового материала;текущее время,и воздействовать на листовои материал переменным магнитным полем той же частоты, направленным перпендикулярно вектору плотности тока 1 с индукнпей. 7 Крп (ъв (и к + сР 7) кгде В, - амплитуда векторамагнитного поляц. - начальная Фаза магнитнойиндукции,то в плоскости листового материала пластины возникает ЭДС Е, равная сумме двух составляющих постоянной и переменной, изменяющейся с удвоенной частотой 2 ы Е,=КВ 7 7=-КВБЕ соз(ц -кР,) + 1(3)Измерив переменную составляющую ЭДС Холла с частотой 2 ы - второе слагаемое в выражении (3), - коэффициент Холла Кц можно определить из следующего соотношения: Р 2 Е к(2 сд) В 6 Е соя 2 ые+ ц 1 ц,3 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 Нпрямоугольного волновода высший тип волны прямоугольного волновода,. имеющий по узкой и широкой стенкам поперечного сечения прямоугольного волновода по одной вариации электрической компоненты электромагнитного поля.)Тн,е Ь -электропроводнос уемого материала сопротивление св д ель на онтрол ь 4 ОЛНОВО бодного размеры нок соо пространства;широкой и узкой а,Ъ 1 аЬе,Р ( го и втор сечения пе К Граничное усгоие, требующее ориентации вектора электрической компоненты поля по нормали к проводящей поверхности - стенке волновода фор) 5 мирует поле, авеленое Э 11 С Холла, соответствующее волне типа Н прямо 11 угольного волновопа. Условием, определяющим формирование поля, возбуждаемого ЗДС Холла, в структуру волны типа Н , прямоугольного волновода, как наиболее предпочтительную в рассматриваемой конфигурации, является преемственность ори ентации и структуры магнитных компонент волн типа Н, и Н, прямоугольного волновода. Таким образом, при воздействии на листовой материал электромагнитным полем волны типа Н прямо угольного волновода в нем возникает волна типа Нпрямоугольного волновода с частотой, вдвое большей частоты волны типа Н прямоугольного волново 1 ода, Амплитуда электрической состав ляющей и пропорциональная ей мощ-. ность волны типа Н, прямоугольного волновода определяются, как следует из выражения (4), параметрами материала, выраженными через коэффициент Холла К и удельную электропровод- ность Б, Поэтому, измерив мощность волн типа Нпрямоугольного волновода Ри моьность волны типа Н ,1 опрямоугольного волновода Р , посто 35 янную Холла листового материала можно определить из соотношения, получаемого в результате преобразования выражения (4): етственно поперечио О нитная пропцаемость листового материала соответственно;К, - коэффиент стоячей волны дляволны типа Н,прямоугольноговолновода;Т - коэффициент пропускания листового материала для волнытипа Нпрямоугольного волновода,Измерение коэффиета Холла листовых 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 на нее электромагнитными колебаниями с частотой ы от источника 1 электромагнитного излучения, Фиксируют значение мощности Рс помощью проходного измерителя б мощности и уровень мощности Р нпо измерителю 12 мощности, добиваясь максимального его значения регулировкой фазовращателя 5, и измеряют коэффипент стоячей волны по напряжению К, с помощью измерителя 3 коэффициента стоячей волны, По измеренным значениям определяют по формуле (5) величину коэффициента Холла Кнф Формула изобретения Способ измерения постоянной Холла. листовых материалов, заключающийся в облучении листового материала электромагнитной волной и измерении ее мощности, о т л и ч а ю щ и й с я 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 Рволны типа Н прямоугольного11волновода на частоте 2 ы и вычисляют постоянную Холла К по формулегольного волков да; одном п а волны в с анстве; тическая и стенок новода; в прямоуго олютная ма ьно нов ет ость и относи стра пств одног отрновЛ - длистрН 11Л - кринрир - абсцае 5 лны типа олноводе; ая прони- тельная ма 1 1н5 н,нк. ---е а,Ь - размерь- - ,) Р, Ткгширокойи узкойрямоугольного вол сопротивление сво1478105 ТН 11 Составитель А.ЛысовРедактор С.Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор В. Гирняк Заказ 2356/43 Тираж 790 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Ь - удельная проводимость листового материала;, р - абсолютная магнитная проницаемость и относительная5магнитная проницаемостьлистового материала соответственно;К- коэффициент стоячей волныдля волны типа Н, прямо-, 10угольного волновода; 6критическая длина волны сии Н, прямоугольного волнавща;ддЬМа волны в свободном пространстве;коэффициент пропускания листового материала для волны типа Н,прямоуголь-. ного волновода.