тратами в металі стінок. Практично ця умова виконується при власній добротності РІП більше. Однак, у випадку РІП КІА для МСМС необхідна конкретизація виконання цього співвідношення при заданих значеннях і.
Прагнення підвищити добротність РІП КІА призвело до конструкції, зображеної на рис. 2.1, б. РІП є аналогом тороїдального резонатора з укорочує вимірювальною ємністю []. Різновидом наведеної конструкції є варіант РІП КІА без стрибків імпедансу, який зображений на рис. 2.1, в.
Відома структура РІП КІА для МСМС на основі прямокутного резонатора [6] (рис. 2.1, г), яка фактично являє собою варіант комбінованого РІП з поділом на складові частини: високодобротних об'ємний резонатор та вимірювальна апертура. Це дозволяє отримати необхідну високу власну добротність РІП при збереженні високої чутливості до зміни параметрів зразка. Перспективність такого підходу підтверджена наступними конструкціями (рис. 2.1, д, е). Найбільш прийнятним типом коливання циліндричного резонатора є тип Е01n, який, на відміну від типу Н01n, оптимально узгоджується з коаксіальної апертурою. Хвильовий опір круглого хвилеводу, резонансна частота і власна добротність резонатора для типу коливань Е011 складають, відповідно [12]:
, (2.1)
, (2.2)
, (2.3)
де, - висота і радіус циліндричного резонатора, відповідно; , - Провідність і відносна магнітна проникність металу стінок, відповідно.
Також можливі варіанти конструкцій РІП КІА (рис. 2.1, д, е), заповнених діелектриком с для концентрації поля всередині об'ємного резонатора і мінімізації активних втрат в провідних стінках.
Аналіз результатів експериментальних досліджень більшості різновидів РІП КІА для МСМС дозволяє зробити наступний висновок: метою варіації конструкцій є забезпечення умов максимальної чутливості, при заданій просторовій роздільній здатності, обумовленої радіусом центральної жили коаксіальної апертури.
Вихідними інформаційними сигналами РІП МСМС, визначальними чутливість, є? Q / Q і? f / f, пов'язані з внесенням зразка в область взаємодії з полем РВП.
Грунтуючись на загальних фізичних уявленнях про СВЧ резонаторах, Апертурний-взаємодіючих з напівпровідниковими і діелектричними об'єктами, сигнали сканування неоднорідності в МСМС можна представити таким чином [12]:
,
,
де - відповідно добротність і резонансна частота РІП без зразка;- Відповідно добротність і резонансна частота РІП із зразком; V - повний обсяг РІП із зразком; Vобр - об'єм зразка; VБП - обсяг області бліжнеполевого взаємодії; d - зміна розподілу поля, обумовлене неоднорідністю з параметрами d? 2 і ds2 в області бліжнеполевого взаємодії.
Як зазначено вище, РІП повинен володіти високою власною добротністю. Це нездійсненно при використання чисто коаксіальних РВП. Циліндричні резонатори володіють великими значеннями власної добротності. У теж час вони потребують додаткових конструктивних елементах для апертурного взаємодії з досліджуваним зразком. Резонаторний вимірювальний перетворювач на основі циліндричного резонатора з коаксіальною вимірювальної апертурою (РІП ЦР КІА), загальний вигляд якого наведено на рис. 2.2, задовольняє перерахованим вище вимогам.
Можна припустити три фізичних (електродинамічних) режиму функціонування РВП ЦР КІА:
. Коаксіальний висновок II (рис. 2.2) резонансно налаштований на робочу частоту і утворює спільно з об'ємни...
