КРИОГЕННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХМАЛЫХ ПОТЕРЬ В ДИЭЛЕКТРИКАХ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

June 22, 2012 by admin Комментировать »

Головащенко Р. В., Деркач В. Н., Корж В. Г., Недух С. В., Плевако А. С., Тарапов С. И. Институт радиофизики и электроники НАН Украины ул. Ак. Проскуры, 12, Харьков 61085 Тел.: 38 (0572) 44-84-63, факс: 38 (0572) 44-11-05; e-mail: tarapov@ire.kharkov.ua

Fig. 1. Flow-chart ofthe refrigerator for the superlow EHF losses measurement Гелий-3, проходя по капилляру 11, навитому снаружи откачной трубы 12 рефрижератора попадает в теплообменник 8, "одноградусной" ванны. Далее, через регулируемый дроссель 5, 3Не впрыскивается в рабочую камеру 7 (Т=0.6 К). Пары 3Не, откачанные через трассу 12, вновь попадают в капилляр 11, и цикл повторяется.

Температура рабочей камеры и контрольных точек рефрижератора измеряется с помощью отдельного измерительного блока с точностью не хуже + 0.5% (Т = 0.8 300 К). Индикация показаний термодатчиков и контрольных параметров схемы осуществляется в диалоговом окне на мониторе ПК. Регистрируемым параметром является сопротивление датчиков, измеренное с помощью четырехконтактного метода на переменном токе 1=10 мкА ± 5 нА. Столь малые значения тока исключают перегрев рабочей камеры криокомплекса.

Электродинамический модуль, входящий в состав криокомплекса, предназначен для подведения СВЧ энергии к диэлектрическому резонатору, расположенному в низкотемпературной зоне криокомплекса, и обеспечения эффективного возбуждения резонатора в диапазоне частот 75-150 ГГц.

Низкотемпературная часть состоит из полой полированной цилиндрической штанги [2], которая вводится через скользящее уплотнение в рабочую камеру 7. Внутри штанги расположены металлические волноводы (поз. 4 на рис.1) и тяги, обеспечивающие перемещения как резонатора так и волноводов. ДДР (диаметром 25 мм) 6, изготовленный из исследуемого материала в виде сплошного диска или диска с отверстием в центре, закрепляется в нижней части модуля на металлической оси.

В качестве элементов возбуждения используются одномодовые прямоугольные диэлектрические волноводы (ДВ) из изотропного кварца и лейкосапфира. Волноводы расположены в плоскости резонатора с диаметрально противоположных сторон под некоторым углом, что позволяет регулировать связь резонатора с волноводами путем их взаимного перемещения. Значения добротности для Q>104 измеряется по декременту затухания резонансного колебания.

Рис.З. Распределения электрической компоненты поля на поверхности ДР

Fig.3. Distribution of electrical component of electromagnetic field on the resonator surface

Резонансные характеристики ДДР предварительно исследуются при комнатной температуре с помощью автоматизированного измерительного стенда

[4]    . На основе анализа спектра собственных колебаний и пространственного распределения резонансных полей проводится идентификация типов колебаний. В качестве рабочих выбираются высокодобротные колебания типа шепчущей галереи с одной вариацией поля вдоль радиуса (рис.З.). Темные пятна соответствуют максимумам электрической компоненты резонансного поля.

III.  Заключение

Таким образом, в данной работе рассмотрены конструктивные особенности и рабочие характеристики низкотемпературного комплекса для измерения сверхмалых диэлектрических потерь в твердых материалах в миллиметровом диапазоне длин электромагнитных волн.

Работа выполнена при поддержке фонда INTAS (грант №01-2173).

IV. Список литературы

[1]  Garin В. М.. Parshin V. V.. etal., 1999, v. 25, No 4, p. 288.

[2]   TarapovS., Basic of High-Frequency Electron Spin Resonance Experiment at Very Low Temperatures. Publ. Center of GIT. Gebze, Turkey, 2000, 93 p. ISBN 975-8316-07-9.

[3]  GolikA. V.. TarapovS. /., Cryogenics, 1992, v. 32, No 3, p. 330.

[4]  Derkach V. N.. Golovashchenko R. V., Plevako A. S. Investigation of Field Distribution in Open Resonators using Three-coordinate Scanner. — In Book: 12th International Crimea Conference "Microwave & Telecommunication Technology" (CriMiCo’2002). Conf. Proc. [Sevastopol, September 9-13, 2002]. Sevastopol: Weber, 2002, pp. 548-549. ISBN 966-7968-12-X, IEEE Cat. Number 02EX570.

CRYOGENIC COMPLEX FOR MEASUREMENT OF SUPERLOW LOSSES OF DIELECTRICS IN MILLIMETER WAVEBAND

Golovashchenko R. V., Derkach V. N., Korzh V. G., Nedukh S. V., Plevako A. S., Tarapov S. I.

Usikov Institute of Radiophysics and Electronics

NAS of Ukraine 12 Ac. Proskura St., Kharkov 61085, Ukraine phone: 38 (0572) 44-84-63, fax: 38 (0572) 44-11-05 e-mail: tarapov@ire.kharkov. ua

Abstract The design and operating principles of experimental set-up for measuring superslow dielectric losses (tg5~10′a) at temperatures 4.2-0.6K are presented. The set-up consists of "top-loading" refrigerator of evaporation of 3He with the permanent circulation and electrodynamic module. The module contains the sample under study, in the shape of dielectric resonator. The losses are detected after analysis of the time of resonator response to the high-frequency pulse.

I.  Introduction

The problem of study of superlow dielectric losses in radio transparent materials in extra high frequency (EHF) band originates from the problems of thermonuclear physics and highpower vacuum electronics. In this paper we considered the features of cryogenic device intended for measurement of EHFlosses in such materials as sapphire, Au-doped diamond, silicon (etc.) [1] in a millimeter wavelengths band (75-150 GHz) at temperatures 4.2K-0.6 K.

II.  Experimental

The parameter under study is the attenuation of the electromagnetic pulse in the resonator, filled with explored material. The specimen understudy performed as optically polished disk dielectric resonator (DDR) is located in the electrodynamical module, which is inserted into the cryogenic module.

The cryogenic module (refrigerator of evaporation of 3He

[2]     ), is made as the "top-loading refrigerator "[3]. It allows changing the sample under study during the low-temperature experiment without increasing of the working chamber temperature. Diameter of the working chamber is 30 mm.

The temperature of the working chamber and breakpoints of the refrigerator are controlled by special thermometric unit with digital output. The measurements accuracy does not exceed

0.   5 % in the range T=0.8-300K.

Electrodynamic module provides the effective excitation of the resonator in the frequency band 75-150 GHz. DDR (diameter of about 25 mm) is fixed on the inferior part of the module. Elements for EHF-excitation are the single-mode dielectric waveguides (DW) made of quartz or sapphire [4]. For the quality factor magnitude more that 104 the method for measurement of time of the resonant oscillations attenuation is applied

III.  Conclusion

Presented in the paper are the design features and performance characteristics of the experimental setup created for measurement of superlow dielectric losses in solid materials in mm-waveband of electromagnetic waves at low temperatures.

The work is supported by INTAS fund (grant No.01-2173).

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты