Сторінка
9
Дослідження ВТНП-плівок

Реферати / Фізика / Дослідження ВТНП-плівок

800

700

600

500

G,Ом k

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¦(x), (2.2.1)

де

¦(x) = x-1/4 (1-)1/2, x = 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 çE(x, y, z) / Emax êmax =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 / l

0.4

0.2

0 5 10 15 20 25 30 Q×103

Рис.2.2.1. Залежність зміни оптимального розміру зонду від добротності

досліджуваних коливань

одним із основних джерел похибки. Застосування великих зондів призводить до зриву коливань за рахунок сильного поглинання чи розсіяння поля на ньому. Зменшення ж розміру зонда призводить до зниження чутливості, причому критерієм впливу зонда на резонатор буде добротність досліджуваних коливань.

На рис. 2.2.1 приведено залежність зміни оптимального розміру пробного тіла від добротності досліджуваного коливання. В якості оптимального вибиралось пробне тіло, при якому похибка вимірювань залишалась не гіршою 5 %[19].

2.3.Дослідження плівок по НВЧ втратам.

Відомо, що власна добротність об’ємного резонатора при заданій геометрії всеціло визначається вибраною коливальною модою і поверхневим опором його стінок. Якщо одну, декілька або всі стінки такого резонатора виконати із ВТНП, то, знаючи структуру поля в резонаторі і його геометрію, по даним вимірювань власної добротності Q0, можна визначити поверхневий опір Rs:

Q0= (2.3.1.)