Главное


Физическое обоснование применения датчика на основе резонаторного измерительного преобразователя с коаксиальной апертурой

В ранних разработках МСМС широко использовались четвертьволновые коаксиальные резонаторы различной конструкции: чисто коаксиальные (рис. 2.1, а); коаксиальные с коаксиальной апертурой (рис.2.1, б) и с коническим центральным проводником (рис. 2.1, в) []. Экспериментальная практика [10 - 17] свидетельствует, что для реализации метода сканирующей микроскопии необходимо выполнение условия локализации СВЧ поля в образце под острием центрального проводника коаксиальной апертуры. При этом очевидным является условие: (где - длина волны СВЧ колебаний).

а) б) в)

г) д) е)

Рис. 2.1. Схематическое изображение РИП, применяемых в МСМС

В современных работах по МСМС отсутствуют исследования режима взаимодействия РИП с коаксиальной измерительной апертурой с полупроводниковыми и диэлектрическими объектами. Однако такие исследования очень важны в связи с наличием излучающих свойств в данных РИП.

Обычно рассмотрение апертурного взаимодействия РИП с полупроводником или диэлектриком ограничивалось лишь колебательным режимом, без учёта излучательных потерь. В случае открытого коаксиального резонатора этот режим сохраняется только для тонкопленочных объектов, расположенных на экранирующих подложках без зазора.Из теории и практики безэлектродного контроля параметров полупроводниковых материалов [2 - 6] известно, что для повышения чувствительности и точности измерительных средств необходимо использовать РИП с исходной добротностью, которая обеспечивает выполнение условия доминирования потерь СВЧ мощности в образце по сравнению с тепловыми потерями в металле стенок. Практически это условие выполняется при собственной добротности РИП более . Однако, в случае РИП КИА для МСМС необходима конкретизация выполнения этого соотношения при заданных значениях и .

Стремление повысить добротность РИП КИА привело к конструкции, изображенной на рис. 2.1, б. РИП является аналогом тороидального резонатора с укорачивающей измерительной емкостью []. Разновидностью приведенной конструкции является вариант РИП КИА без скачков импеданса, который изображен на рис. 2.1, в.

Известна структура РИП КИА для МСМС на основе прямоугольного резонатора [6] (рис. 2.1, г), которая фактически представляет собой вариант комбинированного РИП с разделением на составные части: высокодобротный объёмный резонатор и измерительная апертура. Это позволяет получить требуемую высокую собственную добротность РИП при сохранении высокой чувствительности к изменению параметров образца. Перспективность такого подхода подтверждена следующими конструкциями (рис. 2.1, д, е). Наиболее приемлемым типом колебания цилиндрического резонатора является тип Е01n , который, в отличие от типа Н01n , оптимально согласуется с коаксиальной апертурой. Волновое сопротивление круглого волновода, резонансная частота и собственная добротность резонатора для типа колебаний Е011 составляют, соответственно [12]:

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме

Активные RC-фильтры (ARC-Ф)
Цель работы - изучение принципа работы, исследование амплитудных, частотных характеристик и параметров активных фильтров нижних и верхних частот, полосно-пропускающих и полосно-задержи ...

Построение и расчет сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMAX
Технология Wi-Fi изменяет мир. Эти изменения касаются того, как мы работаем, играем и взаимодействуем друг с другом. Экономика Wi-Fi быстро изменяет мир за счет высокоскоростных беспрово ...

Генератор линейно возрастающего напряжения
Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизиров ...

www.techspirit.ru © 2020