Способ измерения диэлектрической проницаемости материалов

Способ измерения диэлектрической проницаемости материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле диэлектрической проницаемости материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений и обеспечение измерения диэлектриков , толщиной (3-5X. Способ осуществляется путем возбуждения а границе полупроводниковой пленки - исследуемый материал электрогнигн г волны - поверхностного плазмона, и измерения его резонансной частоты, по которой и судят о величине диэлектрической проницаемости материала. Возбуждение поверхностного плазмона осуществляется облучением частотно-модулированной СВЧ-волной под определенным углом падения. 1 с.п. ф-лы, 2 ил. («

ССЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (gg)g G 01 R 27/26

ГОсудАРстВенный КОмитет пО изОьРетениям и ОтнРцтиям

ПРИ fHHT СССР (21) 4737049/09 (22) 08.10.89 (46) 23.12.91. Бюл. Н 47 (71) Институт прикладной физики

АН БССР (72) С.А.Тиханович, В.А.Конев и Э.В.Кунтыш (53) 621.317 335 ° 3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1185269, кл. G 01 R 27/26, 1985.

Авторское свидетельство СССР

8 1161899, кл. G 01 R 27/26, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ . ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИзобретение относится к и"-мерительной технике и может быть использовано для измерения относительной диэлектрической проницаемости материалов в авиационной и радиотехнической промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерений и обеспечение изменений диэлектриков толщиной )(3-5)A

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — расчетные 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, контро„„SU„„1700496 é, зовано при контроле диэлектрической проницаемости материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений и обеспечение измерения диэлектриков, толщиной (3-5)S, Способ осуществляется путем возбуждения границе полупроводниковой пленки исследуемый материал электрон=гнитн волны — поверхностного плазмона, и измерения его резонансной частоть, по которой и судят о величине p»ýëåêòð.— ческой проницаемости материала. Возбуждение поверхностного плазмона ccvществляется облучением частотно-модулированной СВЧ-волной под опреде: енным углом падения. 1 с.п. ф-лы, 2 ил., лируемый диэлектрик 5, приемную антенну 6, усилитель 7, детектор 8„. экстрематор 9 и блок 10 обработки.

Способ осуществляют следующим образом.

Контролируемый материал 5 облучают с помощью генератора 1 и излучающей антенны 2 через диэлектри .ескую линзу 3 и полупроводниковую гленку 4 частотно-модулированной СВЧ-Bo!I" ной, поляризованной в плоскости падения, под углом goy arcsin(/„,,, Г;Ч iI 2

Отраженная 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 равная< >, на границе полупроводниковая пленка — контролируемый диэлектрик

1700496 возбуждается 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. B 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) 20 блока обработки частотной характеристике свип-генератора 1 исходных параметров линзы и пленки осуществляется определение резонансной частоты и расчет диэлектрической проницаемос- gg ти контролируемого материала. Блок 10 обработки выполнен на основе управляющего вычислительного устройства

К1-20, 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. В качестве материала полупроводниковой пленки выбран n-InSb (сурмянистый индий п-типа), имеющий следующие параметры: диэлектрическая проницаемость кристаллической решетки с 1,=10, концентрация электронов И ° 10 м

2O -З эффективная частота столкновений электрона =1,8 10п с, эффективная мас-

И са электрона m+=0,014 m, где те— масса покоя электрона. Кривые. 1-4 соответствуют углам падения 50, б0

70 и 80

Формула изобретения

Способ измерения диэлектрической проницаемости 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 )()-5)Я контролируемый материал устанавливают на полупроводниковую пленку, нанесенную на основание полуцилиндрической диэлектрической линзы, плоскость поляризации СВЧ-излучения .устанавливают параллельно плоскости падения, облучение осуществляют через диэлектрическую линзу под углом !

И

Я ) arcs in(f/f> } поверхностную электромагнитную волну возбуждают типа поверхностного плазмоиа и определяют диэлектрическую проницаемость Я контролируемого материала с помощью выражения I 1

-1

Я (— --=-- + — -z — -- — -) 6 . где Е - диэлектрическая проницаемость линзы;

Ч - угол падения волны;

Еь - диэлектрическая проницаемость кристаллической решет4ки полупроводника;

- эффективная частота столкновений электронов;

Q е - резонансная частота поверхностного плазмона.

1700496

Фиг. 1 оо зж иао soo ф

Фиг. 2

Составитель Е.Скороходов

Техред М,Дидык Корректор А.Обруцар

Редактор А. Козориз

Заказ 11682 Тираж Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101