Przejdź do treści

Conductivity measurements in the 10–40 GHz band using Fabry–Pérot open resonator

W tym artykule przedstawiamy nowatorskie podejście do pomiaru przewodności elektrycznej objętościowych próbek materiałów przewodzących. Metoda opiera się na otwartym rezonatorze Fabry-Pérot, działającym w konfiguracji ze zwierciadłem płaskim i wklęsłym. Ze względu na to, że w rezonatorze tego typu wzbudza się wiele rodzajów typu TEM0,0,q, proponowana metoda umożliwia pomiar właściwości próbki na wielu częstotliwościach w zakresie od 10 do 40 GHz, z odstępem około 1,5 GHz między kolejnymi punktami częstotliwości. W przeciwieństwie do innych metod, nie wymaga ona docinania próbki na określony kształt, pod warunkiem że jej średnica jest znacznie większa od szerokości wiązki fali propagującej się w rezonatorze, a jej grubość wielokrotnie przekracza głębokość wnikania fali elektromagnetycznej. Nasza metoda zapewnia również wysoką dokładność pomiaru, porównywalną do metod opartych na rezonatorach jednomodowych oraz lepszą niż szerokopasmowe metody transmisyjne znane w literaturze. Pokazujemy, że otwarty rezonator, dzięki swojej wysokiej dobroci (Q) sięgającej 135 000, może być skutecznie stosowany do pomiarów próbek materiałów o różnej przewodności elektrycznej, od około 10^3 S/m (np. laminaty na bazie włókien węglowych) do ok. 10^7 S/m (np. stopy aluminium, miedź). Wykorzystując nasze urządzenie pomiarowe, pokazujemy również interesujący efekt silnej częstotliwościowej zależności przewodności efektywnej dla stali nierdzewnej. Jest to zjawisko typowe dla materiałów magnetycznych i wynika z dużych wartości złożonej przenikalności takich próbek. Ważne jest podkreślenie, że dostępnej literaturze nie znaleziono podobnych metod pomiarowych.

Artykuł:

Measurement

Autorzy z PW:

Jerzy Cuper, Bartłomiej Wacław Salski, Paweł Kopyt

Rok wydania: