[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

说明书

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，涉及检测材料性能参数的领域。所述纳米薄膜片式材料测量装置包含矩形腔传感器、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。本发明可进行纯介电材料复介电常数(介电常数，介电损耗系数)、纯磁性材料复磁导率(磁导率，磁损耗系数)及混合介质材料复介质常数(介电常数，介电损耗系数，磁导率，磁损耗系数)的检测，具有多功能和多模式，检测方法精确度高、实验操作方便。

技术领域

本发明涉及检测材料性能参数的领域，尤其涉及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。

背景技术

随着现代科技的迅速发展，纳米薄膜片式材料构成器件的需求和研究得到了巨大的提升，微波器件的片式集成化已经成为目前射频、微波器件的发展趋势，同样纳米薄膜材料片式材料也已经广泛应用于电子产业的各个领域。对微波薄膜片式材料而言，复介质常数(ε′、ε″、μ′、μ″)是表征材料特性的重要参数，是决定纳米薄膜片式材料适用性的重要因素之一。因此准确地测量纳米薄膜片式材料复介质常数已变得更为重要。

由于纳米薄膜片式材料的厚度薄、体积小，导致实验的精确度大大降低，在测量上也带来了巨大的困难。目前，国内外测量纳米薄膜材料片式材料的性能都是较为低频的测试仪器及传感器。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供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，所采用的装置结构简单，而且具有多功能和多模式，检测方法精确度高、实验操作方便，可测试纯电介质、纯磁性和复合介质的纳米薄膜片式材料，适用于科研单位及工厂企业。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

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，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；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；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，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；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。

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。

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，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，所述基片为低电介质材料构成的基片，片式材料同样可制作成或切割成矩形片式样品；