Камера для измерения параметров свч двухполюсников

(5)4 С 0 1 26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТ О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57)измер КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВУХПОЛЮСНИКОВИзобретение относитсяения на СВЧ. Расширяюциональные возможности устповышается точность измерера содержит отрезок коаксинии с внешним проводникомвнутренним П 2. В тепловой ТРО 6. Б 1 элербасов.8)тельство СССР31-26, 1980.льство СССР27/02, 1972. к технике тся функр-ва и ний. Каме альной ли (П) 1 и оболочке1239659 10 3 предусмотрен штуцер, откачивающийвоздух из объема камеры. Съемныйпатрон (СП) 5 состоит из сосуда Дьюара 6, теплоотвода 7, подогревателя8, теплопары 9. Сосуд Дьюара имеетсильфоны 10, 11, На СП 5 жестко закреплен индуктивный эл-т при помощи2-х расходяпцяся в направлении П 1пластин 13 трапецеидальной формы,параллельные стороны к-рых контактируют., с П 1, 2, Мдуктивный эл-т контактирует с углублением в П 2 посредстйм резьбового соединения, авнутри него размещен эталонный зонд14, контактируемый с испытуемым образцом 15, размещенным на съемномучастке 16 проводника ), Камера имеИзобретение относится к технике измерения на сверхвысоких частотах и может быть. использовано при разработках, исследованиях и производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и ловы шение точности измерений. На фиг,1 изображена конструкция камеры для измерения параметров СВЧ- двухполюсникон, на фиг.2 - разрез А-А на Лиг, ( с боковым оптическим вводом ; ка фиг.3 - узел 1 на фиг. (с центральным оптическим вводом)на фиг.4 - структурная электрическая схема, поясняющая работу камеры для измерения параметров СВЧ-двухполюсников.Камера для измерения параметров СВЧ-двухполюсников содержит отрезок коаксиальной линии с внешним проводником 1 и внутренним проводником 2. Отрезок коаксиальной линии охвачен тепловой оболочкой 3, которая создает с ким единый герметичный объем. В тепловой оболочке 3 предусмотрен штуцер 4, через который осуществляют откачку воздуха из объема камеры. Камера содержит также съемный патрон 5, скрепляемый с фланцем тепловой оболочки 3, Съемный патрон 5 сосет оптический ввод (ОВ), закрепленный на оболочке 3 соосно с диафрагмой в виде отверстия, выполненного в П 1, Внутренние стенки П 1 и 2 выполнены светоотражающими. В др. варианте ОВ пронизывают Пи 2 навстречу съемному, участку 16. В камере имеется трубчатая оправка с микро- линзами, к-рые формируют световой поток на фоточувствительную поверхность СВЧ-двухполюсника, При этом эталонный зонд )4 закреплен на стенке оправки с наклоном к оси ОВ. СП 5ч ввинчивается по реэьбовой нарезке на индуктивном эл-те в углубление П 2, выполненного перпендикулярно его оси. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. тоит из сосуда Дюара 6, теплопроводаподогревателя 8 и теплопары 9.Сосуд Дюара 6 имеет на внутренней и внешней оболочках сильфоны 1 О и 11. Кроме того, на съемном патроне 5 жестко закреплен индуктивный элемент 12 (фиг.2 и 3 ) при помощи двух расходящихся в направлении внешнего провоцника 1 ппастин 13 трапецеидальной формы, параллельные стороны которых контактируют соответственно с внутренним и внешним проводниками 1 и 2 отрезка коаксиальной линии. 1Индуктивный элемент 12 контактирует с углублением во внутреннем проводнике 2 посредствам резьбового соединения, а внутри его размещен подпружиненный эталонный зонд 14, контактирующий с испытуемым образцом 15, размещаемым на съемном участке 16 внешнего проводника 1. Камера имеет оптический ввод 17, закрепленный на тепловой оболочке 3 фиг.2 и 3) соосно с диафрагмой 18 в виде отверстия, выполненного на внешнем проводнике 1, При этом внутренние стенки внешнего проводника 1 и внутренний проводник 2 (фиг.1 и 27 отрезка коаксиальной линии выполнены со светоотражающим покрытием, например посеребрены, а пластины 13 уста3 12396новлены вдоль распространения свето 25 вого потока,В другом варианте исполнения( фиг.3 ) оптический ввод 17 пронизывает внешний проводники внутреннийпроводник 2 навстречу съемному участку 16 внешнего проводника 1 с испи -туемым образцом 15. Причем в камереимеется трубчатая оправка с микро,линзами 19, которые формируют световой поток на фоточувствительную поверхность СВЧ-двухполюсника. Приэтом эталонный зонд 14 закреплен настенке оправки 19 с наклоном к осиоптического ввода. 5Для создания герметичности объема камеры служит резиновое уплотнение 20, накидная .гайка 21, а такжедиэлектрические шайбы 22 1,фиг.1),Съемный участок 16 контактирует с20внешним проводником 1 с помощью тонкостенного кольца 23.Измерение электрических и оптических параметров СВЧ-двухполюсников осуществляют методом последовательного резонанса эталонного контура, образованного емкостью испытуемого образца 15 (С)и эталоннойиндуктивностью (Еэ) съемного патрона 5, при параллельном включениииспытуемого образца 15 в линию передачи - СВЧ-камеры при различныхтемпературных и световых воздействиях,Перед началом измерений испытуемый образец 15 под микроскопом размещают в съемном патроне 5 таким образом, чтобы он одним полюсом соприкасался с теплопроводом 7, а другим - с подпружиненным эталонным 40зондом 14,1.Э , которые позволяютработать в диапазоне частот, используемых при измерениях генератора иприемника.Съемный патрон 5 ввинчивается по 45резьбовой нарезке на индуктивномэлементе 12 в углубление внутреннего проводника 2, выполненногоперпендикулярно его оси. ВвинчиОвание происходит до упора тонкостенного кольца 23 на внешний проводник1, что обеспечивает повторяемостьразмещения испытуемого образца 15 взоне внешнего проводника 1 и надежность электрического контакта междуними, При этом в резьбовом соединении выбирается зазор и вместе с темпо спиральной нарезке создается протяженный электрический контакт индуктивного элемента 12 с внутренним проводником 2.Таким образом, ввинчивание съемного патрона 5 во внутренний проводник 2 до упора во внешний проводник 1 обеспечивает повторяемость позиционирования испытуемого образца 15 в волноводном пространстве отрезка коаксиальной линии и создает при этом постоянство контактных усилий и переходных электрических сопротивлений, что повышает. надежность измерений. Затем закручиванием накидной гайки 21 осуществляют фиксацию положения съемного патрона 5 на фланце тепловой оболочки 3. При этом через резиновое уплотнение 20 происходит замыкание внутреннего объема камеры по внешней стенке сосуда Дюара 6 и фланцу теповой оболочки 3. Вместе с тем происходит сжатие силь- фона 11, принадлежащего наружной стенке сосуда Дюара 6, и растягивание сильфона 1 О на внутренней стенке сосуда Дюара 6, компенсирующее сжатие сильфона 11.Тем самым достигается надежная герметизация камеры по линии разъема со съемным патроном 5, Через штуцер 4 откачивается воздух из объема камеры и создается разряжение 510 мм рт.ст.Для измерения параметров испытуемого образца 15 в диапазоне температур в сосуд Дюара 6 заливают жидкий азот, включают подогреватель 8 ипосле достижения испытуемым образцом 15 заданной температуры, которая фиксируется за счет размещенной в теплопроводе 7 термопары 9, осуществляют измерение его параметров. Для этого камеру 24 электрически соединяют по структурной электрической схеме (фиг,4 ) с аттенюатором 25, приемником 26, источником 27 постоянного смещения, вольтметром 28 и генератором 29. Измерительный сигнал от генератора 29 поступает через аттенюатор 25 в камеру 24 и регистрируется приемником 26. КСВ камеры 24 составляет около 1,1 и не изменяется при внесении в камеру 24 съемного патрона 5 с испытуемым образ-. цом 15 и изменении температур. Напряжение на испытуемый образец 15 подается к клеммам Ос от источника 27постоянного смещения и регистрируется вольтметром 28.Измерение и расчет параметровэквивалентной схемы вариантов проводились по следующей методике.Измерение последовательного сопротивления,Для каждого значения частоты сигнала, меняя напряжение смещения на 1 Оиспытуемом образце 15 по фиксированному минимуму сигнала приемника 26,находят условие последовательногорезонанса. После этого удаляют испытуемый образец 15 иэ линии передачи и, вводя аттенюатором 25 затухание в линию, добиваются показанияприемника 2 б, равного при резонансе.Коэффициент потерь в линии передачи, обусловленный включением МДП-варактора, определяют по формулеа1Тр 3 = РН /РН )где Р 11 - мощность в нагрузке без испытуемого образца 15 в линии передачи; Р Н - мощность в нагрузке при наличии испьтуемого образца 15 в линии передачи.Последовательное сопротивление К 5 рассчитывают по формулегде Ео - волновое сопротивление ли 35нии передачи .Изменяя частоту сигнала определяют для каждого значения частоты нап 40ряжение смещения, при котором наблюдался резонанс, рассчитывают К 5 истроят зависимость 5 от напряжениясмещения в исследуемом диапазонечастот,45Определение емкости С 5 для различных напряжений смещения.Для каждой фиксированной частотывходного сигнала находят напряже -ние смещения, при котором имеет место резонанс и строят зависимость.50/ри=4 Ы,Мак; рк "/ ййв С 5,Построенная зависимость представляет собой соотношение КС = (Ч)551 -:уМгде величина коэффициента К определяется по известному значению 1 эподпружиненного эталонного зонда 14,Измерение параметров К и Г 5 при различных температурах осуществляется аналогично описанному.Для определения зависимостиС 5 = (Ч в зависимости от светового воздействия через оптический ввод 17 подается световой поток. Аналогично описанному снимаются зависимости при спектральной подсветке для определения области спектральной чувствительности МДП-варактора и его оптических характеристик. Такие же зависимости можно получить при температуре жидкого азота и промежуточных температурах,Оптический ввод 17, размещенный сбоку от испытуемого образца 151 позволяет за счет отражений от зеркальной цилиндрической поверхности внешнего проводника 1 направить световой поток на испытуемый образец 15. При этом световой поток на входе в камеру диафрагмируется диафрагмой 18 внешнего проводника 1.Использование оптического ввода 17 напрямую через внутренний проводник 2 позволяет проецировать с помощью микролинз на фоточувствительную площадку испытуемого образца 5 в виде, например, ПЭС матрицы тестовое изображение.Использование в камере двух расходящихся в сторону внешнего провод- . ника 1 пластин 13 трапецеидальной формы, параллельные стороны которых вписаны соответственно во внутренний и внешний проводники 2 и 1, позволяет повысить эксплуатационные возможности камеры за счет увеличения между пластинами 13 зоны для размещения двухполюсников разных типоразмеров. При этом прочность и устойчивость склоненных пластин 13 трапецеидальной формы выше чем параллельных, что сказывается положительно на повторяемости усилий в контактном резьбовом соединении индуктивного элемента 12 с внутренним проводником 2, причем ограничение ввинчивания до упора тонкостенного кольца 23 во фланец внешнего проводника 1 обеспечивает повторяемость позиционирования образцов в волноводном пространстве отрезка коаксиальной линии и создает вместе с тем постоянное кон тактное усилие и переходное электрическое сопротивление по внешнему про 1239659воднику 1, что повышает надежность измерений.Помимо этого в сосуде Дюара 6 наличие сильфонов 10 и 11 позволяет избежать воздействия температурных деформаций на контакт тонкостенного кольца 23 к внешнему проводнику 1 и далее индуктивного элемента 12 - к внутреннему проводнику 2. Это соз дает постоянство переходного электрического сопротивления и повышает воспроизводимость и надежность измерений.15Формула изобретения 1.Камера для измерения параметров СВЧ-двухполюсников, содержащая размещенный в тепловой оболочке отрезок 20 коаксиальной линии, съемный патрон, размещенный на внешнем проводнике, состоящий из сосуда Дьюара, который соединен с тепловой оболочкой, внутри сосуда Дьюара расположен теплопровод 25 снабженный термопарой и подогревателем, подпружиненный эталонный зонд, индуктивный элемент, размещенный в углеблении, выполненном во внутреннем проводнике отрезка коаксиальной линии 30 и связанный со съемным участком внешнего проводника отрезка коаксиальной линии диэлектрическими элементами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений, камера снабжена оптическим вводом, закрепленным на тепловой оболочке, на внешнем проводнике отрезка коаксиальной линии выполнена40Д-А диафрагма в виде отверстия, расположенная соосно с оптическим вводом, при этом индуктивный элемент контактирует со стенками углубления посредством резьбового соединения, а съемный участок контактирует с внешним проводником посредством введенного тонкостенного кольца, установленного соасно с теплопроводом и соединенного посредством введенного сильфона с внешней стенкой сосуда Дьюара, внутренняя стенка которого выполнена в виде сильфона, при этом диэлектрические элементы выполнены в виде двух расходящихся в направлении внешнего проводника пластин трапецеидальной формы, параллельные стороны которых контактируют соответственно с внутренним и внешним проводниками, а внутренняя стенка внешнего проводника и внутренний проводник отрезка коаксиальной линии выполнены светоотражающими.2. Камера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что оптический ввод расположен на поверхности тепловой оболочки, противолежащей поверхности тепловой оболочки, на которой . крепится съемный патрон, а его ось перпендикулярна оси теплопровода.3. Камера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что ось оптического ввода совпадает с осью теплопровода, при этом индуктивный элемент выполнен с отверстием, ось которого совпадает с осью оптического ввода, в отверстии расположены микролинзы, а эталонный зонд прикреплен наклонно к оси оптического ввода.1239 б 59 г Составитель Е.АдамоваРедактор Н.Рогулич Техред М;Ходанич 1(орректор Е,Заказ 3392/46 Тираж 7 ВНБП 1 И Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р8 Подписно комитета СССР открытиишская наб., д.4/ оиэводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул. Проектная