[實用新型]一種測量粉末以及液體介電常數的半球形準光學諧振腔

有效

• 申請號: 202220736009.9
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN218412346U
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 陳海東;周海天;張俊;陳慧冰;廖紹偉;車文荃;薛泉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

本實用新型公開了一種測量粉末以及液體介電常數的半球形準光學諧振腔。半球形準光學諧振腔所述包括第一電反射鏡和第二電反射鏡；第一電反射鏡為呈半球形的曲面鏡；第二電反射鏡上設置有用于承接粉末或者液體的腔體；第一電反射鏡和第二電反射鏡相對放置，第一電反射鏡位于第二電反射鏡上方，中間為空氣，構成半球形準光學諧振腔；第一電反射鏡的正中位置開有波導孔，用來接收/發射電磁信號。本實用新型的測量方法簡單，本實用新型制造簡單，成本低，且測量精度較為準確。

技術領域

本實用新型涉及微波、毫米波、介電常數測量、準光學諧振腔技術領域，具體涉及一種測量粉末以及液體介電常數的半球形準光學諧振腔。

背景技術

介電常數是表征介質材料的介電性質或極化性質的物理參數。在設計基于各類材料的電路或系統之前，準確掌握這些材料的介電常數和損耗特性非常重要。

傳統的半球形準光學諧振腔法是一種測量復介電常數的方法，它具有一些優點，例如：1).它是一種非接觸測試方法，對物理介質沒有夾具帶來的形變壓力；2).系統足夠緊湊，制造成本低；3).測試精度高。半球形準光學諧振腔通過圓形波導孔將電磁波接收和發射，然后通過傳輸系數S21或者反射系數S11測量介電特性。但其弊端在于僅能測量固體樣品的介電常數，對于無法放置在平面鏡上的粉末狀或者液體狀的樣品則具有局限性。另外，對于需要變溫裝置控制來實現不同溫度下的測量時，操作變得較為復雜，簡單的平面鏡并不能給予固體樣品均勻的加熱或者降溫。

現有技術粉末樣品介電性能測試裝置中，該發明提出了一種粉末樣品介電性能測試裝置，所述的粉末樣品介電性能測試裝置通過封閉式真空諧振腔，在樣品放置架上放置粉末狀樣品，通過加熱部和冷卻部實現變溫控制，實現對粉末狀樣品的介電性能測試。封閉式諧振腔的真空要求比較復雜，且對于裝置的加工有較大困難(宋錫濱,孫瑩瑩,奚洪亮,艾遼東.粉末樣品介電性能測試裝置[P].CN212207518U，2020.12.22.)。

現有技術一種微波閉式諧振腔復介電常數測量裝置中，該發明提出了一種微波閉式諧振腔復介電常數測量裝置，所述的微波閉式諧振腔復介電常數測量裝置通過把測試的材料放置于諧振腔內部的支撐柱上，通過耦合探針深入腔體的耦合孔，通過測試電纜連接矢量網絡分析儀，實現對介電常數的測量。此閉式諧振腔通過觀察網絡的S21參數實現測量，相較于半球形諧振腔裝置較為復雜，測試過程也比較繁瑣。且由于其支撐柱的緣故，無法測量粉末狀以及液態樣品的介電常數(王益,張翠翠,王建忠,魏竹.一種微波閉式諧振腔復介電常數測量裝置[P].CN104965127A,2015.10.07.)。

現有技術一種混合固體顆粒物質介電常數測量方法、系統及應用中，該發明提出了一種混合固體顆粒物質介電常數測量方法、系統及應用，所述的混合固體顆粒物質介電常數測量方法、系統及應用使用自由空間法，測試樣品和定標金屬板不同極化下網絡參數的比值，測出垂直極化和水平極化下的端口S參數和入射角θ，結合反演公式得出介質材料的介電常數。但通常需要被測樣品面積足夠大以減少樣品邊緣處的衍射效應，且校準步驟繁瑣，校準精度要求高(佘俊杰,劉偉,左炎春,郭立新.一種混合固體顆粒物質介電常數測量方法、系統及應用[P].CN112782485A,2021.05.11)。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種測量粉末以及液體介電常數的半球形諧振腔，能夠在制造簡單，測量方便的前提下，保證測試的精度且能實現對溫度的控制。故在傳統準光學諧振腔測量的基礎上進行了改進，通過將圓柱形或者球形諧振腔改為半球形來避免額外的夾具固定物品，并在諧振腔下方的平面鏡挖一個腔體使其成為凹面鏡，從而實現對粉末狀固體及液體的介電常數的測量。另外，通過對凹面進行加熱或制冷，很容易獲得高低溫環境下粉體和液體的介電常數，凹面相較于平面，變溫會更加均勻、更加全面。

本實用新型的目的至少通過如下技術方案之一實現。

一種測量粉末以及液體介電常數的半球形準光學諧振腔，包括第一電反射鏡和第二電反射鏡；