Спосіб визначення провідності матеріалів на надвисоких частотах

1 Спосіб визначення провідності матеріалів на надвисоких частотах, що полягає в розміщенні зразка, що досліджується, в резонаторі, обчисленні провідності, який відрізняється тим, що вимірюють резонансну частоту граничного резонатора, що залежить від критичної довжини хвилі, розрахованої по співвідношенню, наприклад, для прямокутної форми хвилеводу Винахід відноситься до області радіофізики, переважно до радіовимірювання і може бути використаний при дослідженні і контролю електропровідних матеріалів в діапазоні надвисоких частот (НВЧ) Сучасні методи вимірювання провідності матеріалів на НВЧ засновані на вимірюванні комплексної діелектричної проникності хвильоводу або резонансними методами або добротності резонансних систем (див кн Брандт А А Дослідження діелектриків на надвисоких частотах М , Ізд фізико-математичної літератури, 1963, 403з ) ВІДОМІ способи вимірювання провідності матеріалів не дозволяють визначити значення провідності з високою точністю, особливо при середніх значеннях провідності матеріалів, що мають значення и = 1 * 101 1 *10 5 см Найбільш близьким по сукупності ознак є спосіб вимірювання провідності матеріалів в резонаторі на НВЧ, (див кн Байчурш А С Розрахунок, конструювання і виготовлення хвильовідних пристроїв і об'ємних резонаторів М , Госенергоіздат, 1963, з 81 - 82), що полягає в розміщенні матеріалу, що досліджується в резонаторі, вимірювань параметрів зв'язку і добротності і обчисленні провідності по вимірюваннях добротності Існуючий спосіб вимірювання не дозволяє ви 271 )=0 Де a, b - геометричні розміри резонатора, Л,кр - критична довжина хвилі, f - резонансна частота, а - провідність, яку обчислюють по резонансній частоті 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що зразок, що досліджується, розміщують в області критичного перерізу нерегулярного хвилеводу значити значення провідності матеріалів а < 1 * 105см Це зумовлене тим, що питома провідність матеріалів в сантиметровому діапазоні довжин ..2 L ( QX fL j хвиль а = визначається якістю коли16л Wa вальної системи, що характеризується добротністю Q У разі матеріалів з низьким значенням провідності різко знижується точність вимірювання добротності, так як резонансна крива, по якій визначається добротність, стає більш пологою, крім того, при цьому змінюється величина зв'язку р і співвідношення між власною і навантаженою добротністю У резонаторі, у якого матеріал, що досліджується займає деяку частину об'єму, відбувається істотний перерозподіл струмів в стінках, що приводить до значної зміни добротність резонатора, що ставить під сумнів дані, що отримуються, розраховані по формулах, що не враховують цю обставину Потрібно помітити, що величина добротності, а, отже, і провідність, залежить від якості обробки струмонесучої поверхні У основу винаходу поставлена задача створення такого способу визначення провідності матеріалів на НВЧ, який за рахунок додаткових дій технологічного процесу дозволив би підвищити 1 00 со о ю 50387 точність визначення провідності Такий технічний результат досягається тим, що в способі визначення провідності матеріалів на НВЧ, що полягає в розміщенні зразка, що досліджується в резонаторі, обчисленні провідності, визначають залежність критичної довжини хвилі від провідності, згідно з винаходом, вимірюють резонансну частоту граничного резонатора, що залежить від критичної довжини хвилі, розрахованої по співвідношенню, наприклад, для прямокутної форми хвилеводу де a, b - геометричні розміри резонатора, Я,Кр - критична довжина хвилі, f - резонансна частота, а - провідність, яку обчислюють по резонансній частоті Іншою ВІДМІТНОЮ ознакою є те, що матеріал, що досліджується розміщують в області критичного перетину нерегулярного хвилеводу Принципова ВІДМІННІСТЬ способу, що пропонується від прототипу полягає в тому, що визначення провідності зводиться до вимірювання резонансної чистоти, яка може бути виміряна з дуже високою точністю і не залежить від частоти обробки поверхні матеріалу, що досліджується На фіг 1 приведений графік залежності критичної довжини від величини провідності матеріалу стінок прямокутного хвилевода На фіг 2 представлений пристрій для реалізації способу визначення провідності на НВЧ Пристрій являє собою відрізок хвилеводу 1 з двома граничними дільницями 2, 3, в який вміщений матеріал, що досліджується 4, 5 Можливе застосування граничного резонатора з однією гра ничною дільницею У залежності від величини провідності змінюється положення ефективного перетину відображення (критичний перетин) і як наслідок змінюється резонансна частота резонатора Спосіб, що пропонується випробовувався при визначенні провідності речовин що володіють провідністю від 1 * 101см до 1 * 10 см Як видно на фіг 1, значення критичної довжини залежить від величини провідності матеріалу стінок і збільшується при зменшенні провідності Особливо сильна зміна відмічається при провідності а < 1 *10 5 Приклад Проводилось визначення провідності композиційних матеріалів, що складаються із зв'язуючого і наповнювача Композиції різного складу (див табл) наносилися на внутрішню поверхню граничної ДІЛЬНИЦІ резонатора в області критичного перетину і проводилось вимірювання резонансної частоти певного резонатора Резонансна частота залежить від критичної довжини хвилі, а критична довжина хвилі визначалась з співвідношення для прямокутної форми хвилеводу % Г де a, b - геометричні розміри прямокутного резонатора, Я,Кр - критична довжина хвилі, f - частота, а - провідність Результати розрахунку провідності по резонансній частоті для деяких композицій приведені в табл 1 Таблиця Склад досліджених композицій Срібло 81,5% СКТНФ 18,5% Мідь 75% СКТНФ 25% Графіт 80% Лак "Цапон"20% Провідність, См Частота, Г Гц Резонансна частота, ГГц 0,52 *10 D 9,375 9,415 0,12*10' 9,375 9,480 0,23*10' 9,375 9,650 Використання даного засобу визначення провідності матеріалів забезпечує в порівнянні з існуючими способами наступні переваги - можливість вимірювання провідності матеріалів з високою точністю при а