Дослідження ВТНП-плівок, Детальна інформація

- різниця власних частот вимірювального і контрольного резонаторів ( всі стінки останнього виконані із металу з відомим імпедансом ); Q0 - добротність контрольного резонатора, в якій також враховані діелектричні втрати:

(2.1.6)

R/R), по-друге, згідно його визначенню (2.1.4), коефіцієнт к має слідуючий фізичний зміст: це відношення потужності втрат енергії в поверхні S1, яку заміняємо досліджуваним матеріалом, до потужності втрат енергії у всьому резонаторі, за виключенням втрат в елементах зв’язку. Накінець, величина коефіцієнта впливає на похибку вимірювання імпедансу. Для його активної компоненти відносна похибка вимірів, яка отримується варіюванням (2.1.5), має вигляд:

(2.1.7)

При відомій величині поверхневого опору металу R0 похибка вимірювання Rs залежить від похибки добротності, а також від області зміни значень Rs. Наприклад, при Rs<
Чутливість вимірювального резонатора при відсутності діелектричного заповнювача визначається коефіцієнтом к, який вираховується за відомим розподілом магнітного поля. Для резонатора, з оптимальної точки зору максимума геометричного фактора, співвідношення розмірів (рівність діаметра і висоти) коефіцієнт к приймає значення к=0.073. Оскільки вказане значення коефіцієнта є явно незадовільнім, то виконувались розрахунки для резонатора з зплющиною геометричною формою ( D>H ). При цьому співвідношення розмірів вибиралось виходячи з вимог сталості резонансної частоти основного типу колевань.

1.8, коли не при значному збільшенню діаметра ( до 14 % ) досягається суттєве збільшення ( більше чим у 3 рази ) чутливість вимірювального резонатора. При цьому зменшення геометричного фактора є не значним ( менше 20% ).



G,Ом (

Рис.2.1.1. Залежність чутливості вимірювального резонатора (крива 1 ) і його геометричного фактора (крива 2 ).

При виборі геометричних розмірів слід також враховувати необхідність роботи в області з досить розрідженним спектром власних частот резонатора.

Аналіз можливості застосування об’ємного циліндричного резонатора для атестації на НВЧ ВТНП-матеріалів по величині їх поверхневого імпеданса показав, що при його оптимальному конструюванні, забеспечуючим поєднання високої чутливості і не досить великого зниження добротності, можливо вимірювання Rs з похибкою близько 10% при його величині, порівняної з поверхневим опором міді R0, при чому з збільшенням Rs похибка зменшується до 1% при Т=300К, а з зменшенням Rs зростає до 100-200% при Rs/R0<10-1-10-2. Похибка збільшується також пропорційно відношенню площі торцевої поверхні резонатора до площі досліджуваного ВТНП-зразка.

Для підвищення метрологічних характеристик вимірювача поверхневого НВЧ-імпеданса необхідно використовувати резонансні системи з великою добротністю і разом з тим невеликих розмірів, щоб забечити локальність контролю ВТНП-матеріалів.

2.2.Візуалізація полів у резонаторі.

Метод пробного тіла, являючись модифікацією методу малих збурень, дозволяє досить просто виміряти амплітудний розподіл полів для будь-якого типу коливань резонатора і не

накладає жорстких умов на стабільність частоти джерела НВЧ[11].

Описуваний метод вимірювання розподілу поля заснований на внесенні в резонансний об’єм малого сильнопоглинаючого енергію НВЧ-коливань тіла. При достатньо малих розмірах поглинача порівняно з резонансним об’ємом має місце зменшення добротності і відповідно амплітуди резонансного піка основного або будь-якого вищого типу коливань без помітної зміни їх резонансних частот. Беручи до уваги квадратичність характеристики детектора і малість осьових складових полів резонатора, легко показати, що поле в точці, в якій розташований зонд, пов’язане з амплітудою сигналу на осциллографі співвідношенням

E(x, y, z ) / Emax = H(x, y, z ) / Hmax= C((((, (2.2.1)

де

)1/2, ( = h (x, y, z ) / h0 (2.2.2)

h0 - амплітуда сигналу досліджуваної моди при відсутності поглинаючого зонда, h(x, y, z)-

амплітуда при розміщенні зонда в точці x, y, z, C-нормуючий множник, що визначається для кожного ряду вимірювань з умови (((x, y, z) / (max (max =1

Таким чином, знімаючи залежність h(x, y, z), отримуємо амплітудний розподіл поля в резонаторі.

Так як ступінь зміни коефіцієнта передачі або добротності резонатора визначається інтенсивністю поля в точці розташування зонду і його параметрами, то розмір пробного тіла стає

.dз / (

0.4

0.2



0 5 10 15 20 25 30 Q(103

Рис.2.2.1. Залежність зміни оптимального розміру зонду від добротності