Д. С. БАЗЫЛЬ1

Научный руководитель – В. Л. ЗВЯГИНЦЕВ2

1Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

2Лаборатория TRIUMF (Ванкувер БК, Канада)

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦОВ САПФИРА

В статье приводятся результаты экспериментального определения электрических характеристик сапфира, с использованием современных пакетов программ для электромагнитных вычеслений.

Исследовалось три образца сапфира. Измерения проводились с использованием векторного анализатора и элиптического резонатора типа TESLA. Измерялась резонансная частота и добротность основной волны Е010 на частоте ~1.3 ГГц пустого элиптического резонатора, затем в струкруру вертикально вводится исследумеый образец сапфира. Определялась разница между частотой и добротностью сруктуры пустого резонатора и с сапфиром внутри него. Далее, методом подбора, в программе CST MWS[1] определялись тангенс угла диэлектрических потерь tg д и диэлектрическая проницаемость е, вводимого образца сапфира. На Рис. 1(а, б) приведена геометрия резонатора и исследуемых образцов сапфира соответственно:

  Рис.1. а) Геометрия резонатора

б) Геометрия исследуемых образцов сапфира

Сапфир закреплялся с помощью лески на специальный держатель в торце структуры резонатора. Геометрии образцов 1,2 идентичны, а третий образец имеет небольшое удлинение (Рис. 1.б) . В Табл. 1 приведены результаты измерений частоты и добротности для пустой структуры и с образцами сапфира внутри:

Табл. 1. Результаты измерений частоты и добротности.

Измеренная частота F, MHz

Измеренная добротность Q

L, мм

Пустой резонатор

1293

10000

Структура с сапфиром внутри

Образец №1

1264

10240

185

Образец №2

1258

10300

195

Образец №3

1240

10569

225

Опираясь на полученные разности в добротностях и частотах методом подбора определены значения тангенса угла диэлектрических потерь исследуемых образцов сапфира:

Табл. 2. Полученные характеристики образцов сапфира.

ɛ

tg д *10^-5

Образец №1

9.30

1.1

Образец №2

9.20

1.6

Образец №3

9.25

3.1

Теория[2]

9.50

3.0

Как видно из сводной Табл. 2, экспериментально полученные значения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость исследуемых образцов сапфира хорошо сходятся с теоритическими данными. Так же на основе полученных результатов, можно сделать вывод, что образцы являются очень качественными с точки зрения чистоты объема материала и техники изготовления.

Список литературы


http://www.cst.com // CST Studio Suite User Manual “Sapphire: Material, Manufacturing, Applications”// E. R. Dobrovinskaya, L. A. Lytvynov, стр. 116-117