空洞共振器摂動法を用いたマイクロ波表面インピーダンス Zs 測定

マイクロ波

磁場電場

銅製の共振器TE011モード

Q値：Q & 共振周波数：f0 を測定 (共振器内に試料があるときとないとき)

f0

-3 dB

f

透過パワー 試料なし

試料　あり

Q = f0/Γ

Γ

∆(1

2Q) =

12Qs

− 12Q0

∆f = fs − f0

Rs = G∆(1

2Q)

Xs = G(−∆f

f0) + C

G, C：定数

表面インピーダンス：Zs

金属製の空洞内に，マイクロ波(~1-100 GHz)を導入すると ，ある周波数で共振します．下の絵のように，マイクロ波の共振磁場の位置(空洞の中央)に試料を挿入すると，共振特性が下のグラフのようにわずかに変化します．試料があるときと，ないときとで，共振周波数(f0)とQ値(Q)を精密に測定することで，試料の表面インピーダンス(Zs)を求めることができます．

空洞共振器を用いた表面インピーダンスの測定系

マイクロ波

参照波

スイーパー

ネットワークアナライザ

温度コントローラ

パソコン

ディテクタ

ディテクタ

isolator

空洞共振器

透過波

Directionalcoupler

マイクロ波

HE

f0 f

透過パワー

Γ

Q = f0/Γ

入射波

Zs = Rs − iXs

表面インピーダンス: ZsQ値：Q & 共振周波数：f0を測定

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マイクロ波表面インピーダンスの測定装置

マイクロ波共振周波数が12 GHzの空洞共振器

前田研には， 10−95GHzの様々な共振周波数 を持つ共振器があります

測定した Q & f0

Zs = Rs − iXs σ = σ1 + iσ2Zs =

�−iµω

σ(ω)

�1/2

温度計ヒーター

試料ステージ

試料ステージホルダー

無酸素銅製の 空洞共振器内部

共振周波数が12GHzの場合 共振器の直径は35mm，高さは35mm

になります．周波数が高くなるほど，　共振器の大きさは小さくなります

複素電気伝導度表面インピーダンス