[实用新型]一种小尺寸样本介电常数检测装置

说明书

本实用新型公开了一种小尺寸样本介电常数检测装置，包括矢量网络分析仪和传感器，其中传感器由上下设置的金属层和介质基板构成，金属层上刻蚀有共面波导传输线，该共面波导传输线包括两条信号传输缝隙、中间导带和金属地，在中间导带上串联加载有由矩形电容与槽线支节组成的测试区域，槽线支节垂直连接于矩形电容的两侧并且该槽线支节与两条信号传输缝隙垂直连接。本实用新型的测试装置结构简单，灵敏度高，传感器上的测量区域即矩形电容及两端的槽线支节采用传统的刻蚀工艺加工，价格低廉，加工难度低，便于批量生产，可实现在线实时检测。

技术领域

本实用新型属于微波测量装置技术领域，具体涉及一种小尺寸样本介电常数检测装置。

背景技术

随着微波技术的应用在生物学、细胞学、食品化工及电磁兼容等领域内不断取得突破性发展，许多新兴的交叉学科应运而生，如微波化学、电磁场生物医学等。然而，因人们对微波同生物介质或化学物质相互作用机理研究不足，导致了微波技术在上述领域内的应用依然面临很多技术壁垒。生物介质或化学物质的电参数是反映微波与其相互作用的重要参数，如在生物学领域，像蛋白质热变性、双层质膜、单细胞特性以及在微波化学领域内非热效应的研究，都是通过分析生物或化学物质介电特性的变化展开研究的。这些领域内的研究对象十分微小即被测对象为微流体，其引起的测试信号较为微弱，因此对检测的灵敏度和精确度提出了很高的要求，否则这些微小体积引起的微弱信号将被淹没在测试装置的背景噪声中。一般来说微流体的电特性测量方法可以分为谐振法和非谐振法，谐振法的特点是具有很高的灵敏度和精确度，但是属于窄带和非接触性测试。非谐振法的特点是设备简单、测试灵敏度低，但是属于宽带测试，可实现接触性和非接触性测量。

很多小尺寸样品的电测量方法均采用共面波导传输线，并在其中间导带加载微流通道，但是没有考虑到增强微流通道的电场，也没有考虑阻抗匹配，致使整个检测装置上电磁最强的部分集中在共面波导传输线的两条信号传输缝隙中，且微流通道还需要采用特殊的工艺进行加工，这大大增加了传感器的加工成本和难度，很难用于批量生产和在大范围内推广使用，并且只能用于检测液体样品。鉴于此，本实用新型提出了一种小尺寸样本介电常数检测装置，该检测装置采用共面波导传输线加载微流通道构成，微流通道采用多个共面波导开路支节，这大大增强了测试区域的电场，从而使检测灵敏度大大提高，并且可用于检测固体样品。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供了一种结构简单且测试灵敏度较高的小尺寸样本介电常数检测装置，该检测装置可用于检测流体、粉末及块状固体的介电特性。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种小尺寸样本介电常数检测装置，其特征在于包括矢量网络分析仪和传感器，其中传感器由上下设置的金属层和介质基板构成，金属层上刻蚀有共面波导传输线，该共面波导传输线包括两条信号传输缝隙、中间导带和金属地，在中间导带上串联加载有由矩形电容与槽线支节组成的测试区域，槽线支节垂直连接于矩形电容的两侧并且该槽线支节与两条信号传输缝隙垂直连接，测试区域与共面波导传输线串联，共面波导传输线的输入端口和输出端口分别通过SMA接头与矢量网络分析仪相连。

进一步优选，所述介质基板的材料为罗杰斯R4003C，其相对介电常数为3.38，介质基板的厚度为0.8mm，共面波导传输线中两条信号传输缝隙及中间导带的宽度分别为0.15mm和2.3mm，两条信号传输缝隙上加载槽线支节的缝隙宽度为0.15mm，矩形电容尺寸为3.4mm*2.8mm。

进一步优选，所述测试样品为块状固体可直接放置在测试区域，测试样品为流体或固体粉末可通过弓字型微流管加载在测试区域，该弓字型微流管通过导电胶粘贴在测试区域。