Способ измерения диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями и устройство для его осуществления

1

ОП И АНЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (Il) 720375

Ф 1

/

° " .з"

К ЛВтОРСКОМ СВИДКтЕЛЬСтВ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14,07.76 (21) 2383995/18 — 09 (51}Ч, Кл.

C 01 R 27/26 с присоединением заявки РЙ

Государственный комнтет

СССР (23) Приоритет. ao делам изобретений н открытий

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень ¹ 9 (53) УДК6:1317 (088.8) Дата опубликования описания 05.03.80 (72) Автор изобретения

А. А. Калинкевич (71) Заявитель

Институт радиотехники и электроники АН СССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ 11РОНИЦАЕМОС1И

ПЛЕНКИ С МАЛЫМИ П01 ЕРЯМИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Известен способ измерения диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями, заключающийся -в том, что исследуемую пленку помещают в резонатор, возбуждают его электромагнитной волной и измеряют характеристики резонатора (1).

Однако известный способ не обеспечивает высокую точность измерения, а процесс измерения является сложным.

Известно также устройство для измерения диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями, содержащее открытый резонатор с элементом связи, связанный с приемноизмерительным блоком и через переход от квазиоптического тракта к волноводному с источником излучения 11).

Однако известное устройство не обеспечивает измерение диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями с высокой точностью.

Цель изобретения — увеличение точности и упрощение процесса измерений.

Пня этого изменяют плоскость поляризации электромагнитной волны до положения, при котором вектор электрического поля в резонаторе параллелен плоскости пленки, и измеряют ширину резонансной кривой резонатора

5 -) ь1р„, затем изменяют положение плоскости поляризации на 90 и измеряют ширину резонансной кривой 2 л1р, изменяют положение плоскости поляризации на угол, меньший 90, и измеряют разность между резонансными час10 тотами л1 одного и того же колебания

ТЕМ<,, измеряют разность частот между соседними основными методами F и диэлектрическую проницаемость F пленки, наприо

15 мер, расположенной под углом 45 к оси резонатора, определяют из выражения

Кроме того, в устройстве, содержащем открытый резонатор с элементом связи, связанный с приемно-измерительным блоком и через прееход от квазиоптического тракта к волноводному с источником излучения, элемен720375

40 том снязи QTKpt>ITol о резонатора является исследуемая пленка, а переход от кназиоптического тракта к волноводному выполнен н виде прямоугольного рупора, установленного с возможностью осевого вращения.

На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществления способа измерения диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями.

Устройство содержит открытый резонатор 1 с элементом связи, которым является исследуемая пленка 2, связанный с приемно-измерительным блоком 3 и через переход от кназиоптического тракта 4 к нолнонодному тракту 5, выполненный в виде прямоугольного рулона 6, установленного с возможностью осевого вращения — с источником 7 излучения.

Способ реализуется следующим образом.

В резонатор 1 вводится под углом 45 к его оси исследуемая пленка 2, которая используется в качестве элемента связи открытого резонатора.

Резонатор 1 возбуждается частотно-модулированным сигналом с девиацией частоты

СВЧ 10 МГц от источника 7 излучения с блоком 8 питания. Связь открытого резонатора 1 с приемником 9, который может принимать электромагнитное излучение обоих видов поляризации, осуществляется с помощью диэлектрической пластины 10. Рупор 6 может вращаться вокруг оси посредством вращающегося сочленения 11. В результате можно менять поляризацию подаваемой на открытый резонатор 1 плоской волны. Для этой цели используются переходники 12 с прямоугольного волновода на круглый. Плоская волна формируется линзой квазиоптического тракта 4. Для уменьшения влияния паразитных колебаний между переходниками 12 устанавливается фильтр 13 паразитных колебаний. Для уменьг шения связи открытого резонатора 1 с источником 7 излучения используется аттенюатор 14.

Для уменыпения паразитных отражений за пленкой 2 устанавливается поглощающий материал 15.

При правильном расположении исследуемой пленки 2 форма амплитудно-частотной характеристики открытого резонатора 1, наблюдае- . мая на экране осциллографа !6, не искажена, значение ее максимально, и, что особенно важно, при вращении прямоугольного Рупора

6 существует такое положение рупора, когда в резонаторе 1 возбуждаются колебания только одной поляризации. При неправильном расположении пленки 2 при вращении прямоугольного рупора 6 в открытом резонаторе всегда возбуждаются колебания обеих поляризаций.

После установки исследуемой пленки 2 рупор 6 устанавливается н таком положении, при котором максимальные значения амплитудно-частотных характеристик открытого резонатораа 1, соот нет ств ую гцих колебаниям

TEMq, когда вектор электрического поля параллелен плоскости исследуемой пленки 2, и TEM е1,",„ когда вектор магнитного поля параллелен плоскости исследуемой пленки 2, !

О имеют одно значение. Зта операция значительно упрощает измерение 2ьfp, 2 нf р и а1.

2.

Разность между резонансными частотами а! и ширина, 2а.fр„и 2л f Р резонансной кривой открытого резонатора измеряются с помощью осциллографа 16, используя вторичную модуляцию от генератора 17.

Аналогичным методом при увеличении девиации частоты СВЧ измеряют разность частот между соседними оснонными модами 1о, 20 По измеренным значениям 2л1р, 2 1 р

Fñ с помощью выражения определяют диэлектрическую проницаемость с. пленки 2.

При средних добротностях открытого резонатора !Ц-150000 минимальная толщина исследуемой пленки 2 ограничена десятками микрон. Пр и увеличен ии добротности открытого резонатора минимальная толшина пленки 2 уменьшается.

Способ повышает точность измерения диэлектрической проницаемости исследуемой пленки с малыми потерями и упрощает процесс измерения.

Формула изобретения

I. Способ измерения диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями и устройство для его осуществления, заключается

4> в том, что исследуемую пленку помещают н резонатор, возбуждают его электромагнитной волной и измеряют характеристики резонатора, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения точности и упрошения процесса измерения, изменяют плоскость поляризации электромагнитной волны до положения, при котором вектор электрического поля в резонаторе параллелен плоскости пленки, и измеряют ширину резонансной кривой резонатора 2л1р„, затем изменяют положение плоскости поляризации на 00 и измеряют ширину резонансной кривой - 4 р, изменяют положение плоскости поляризации на угол, меныпий 90, и измеряют разность между резонансными часто5 тами ь1 одного и того же колебания

ТЕМс, измеряют разность частот между соседними основными модами Fo и диэлектрическую проницаемость E пленки, например, расположенной под углом 45 к оси резонатора, определяют иэ выражения

2 ) Составитель А. Кузнецов

Техред А.Щепанская Корректор Г. Назарова

Редактор О. Филиппова

Заказ 10212/32

Тираж 1019 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

2. Устройство для осуществления способа измерения диэлектрической проницаемости пленки с малыми потерями по п. 1, содержащее открытый резонатор с элементом связи, 720375 6 связанный с приемно-измерительным блоком и через переход от кваэиоптического тракта к волноводному с источником излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что элементом свяэи открытого резонатора является исследуемая пленка, а переход от квазиоптнческога тракта к волноводному, выполнен в виде прямоугольного рупора, установленного с возможностью осевого вращения, 1О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Degenford 3.F.,ÑoИФо Р0 ТИИЭР 1966, N 4, с. 83 — 86 (прототип).