[发明专利]一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的方法

权利要求书

1.一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的装置，其特征在于：包括矩形腔传感器、微波矢量网络分析仪、输入同轴电缆、输出同轴电缆、GPIB数据采集卡和计算机；输入同轴电缆的一端连接微波矢量网络分析仪的微波信号输出端口，输入同轴电缆的另一端连接矩形腔传感器的输入端；输出同轴电缆的一端连接矩形腔传感器的输出端，输出同轴电缆的另一端连接微波矢量网络分析仪的微波信号输入端口；GPIB数据采集卡的输入端与微波矢量网络分析仪的数据输出端连接，GPIB数据采集卡的输出端与计算机相连接；

所述矩形腔传感器包括矩形波导、2个同轴波导转换器和2个方形耦合金属短路片；同轴波导转换器分别对称地装接于矩形波导的两端；所述矩形波导的中部开设有平行于矩形波导的腔体长边且贯穿腔体的中心样品槽；

所述中心样品槽的两边均布对称开设有垂直于中心样品槽且贯穿腔体的第二短路槽，相邻的第二短路槽分别设有平行且紧贴竖向短路槽且贯穿腔体的横向样品槽、垂直且横设于竖向短路槽且贯穿腔体的纵向样品槽，且纵向样品槽与第二短路槽共同形成十字形结构；

所述矩形腔传感器还包括样品测试盒，样品测试盒可放置于中心样品槽、横向样品槽或纵向样品槽内；中心样品槽、横向样品槽和纵向样品槽的长与宽与样品测试盒的截面积一致；样品测试盒包括第一T形有机片、第二T形有机片和第三T形有机片；第二T形有机片上开设有样品槽，所述样品槽的形状为矩形，第一T形有机片和第三T形有机片分别覆盖于第二T形有机片的上下方。

2.如权利要求1所述的一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的装置，其特征在于：矩形波导的两端还对称开设有垂直于矩形波导长边且贯穿矩形波导的腔体的第一短路槽，且第一短路槽相对于同轴波导转换器朝内，所述方形耦合金属短路片可插接于第一短路槽内。

3.如权利要求2所述的一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的装置，其特征在于：第二短路槽的长度与腔体内侧的宽边长度一致，相邻的第二短路槽间距为微波工作波长的1/2。

4.如权利要求3所述的一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的装置，其特征在于：所述矩形腔传感器还包括T形耦合金属短路片；所述T形耦合金属短路片的个数为2，T形耦合金属短路片可对称插接于第二短路槽内。

5.一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将纳米材料使用溅射技术均匀溅射在矩形基片上，片式材料同样可制作成或切割成矩形片式样品；

步骤2、首先将2个同轴波导转换器分别连接输入同轴电缆和输出同轴电缆，将方形耦合金属短路片或T形耦合金属短路片插入对应的槽中，将GPIB数据采集卡的输入端和输出端分别连接微波矢量网络分析仪和计算机，然后启动计算机的自动测试软件，对微波矢量网络分析仪进行归一化；

步骤3、完成归一化后，启动计算机的自动测试软件，在软件提示下依次按照测试顺序测量空腔、空的样品测试盒、放入基片的样品测试盒的谐振频率f和品质因数Q的信息，自动保存所测参数；

步骤4、当进行纳米薄膜片式材料的复介质常数测量时，首先将样品测试盒内的基片换成纳米薄膜片式材料，然后在计算机的软件提示下，检测并保存所测参数，最后计算出纳米薄膜片式材料的复介质常数，并将每次开机后空腔、空的样品测试盒及基片的测试值与实际理论值，计算出修正系数，对测试结果进行修正，并进入数据库列表保存；

步骤2中，根据微扰量大小参数不同的纳米薄膜片式材料，选择合适的工作模式，所述工作模式包括将两个方形耦合金属短路片分别插接在第一短路槽内、将两个T形耦合金属短路片分别插接在中心槽两侧相对称的第二短路槽内，方形耦合金属短路片或T形耦合金属短路片越远离中心样品槽，工作模式越高，微扰量过小选较低的工作模式，微扰量过大选较高的工作模式。

6.如权利要求5所述的一种多功能矩形腔微扰法检测纳米薄膜复介质常数的方法，其特征在于：所述基片为低电介质材料构成的基片。