.
Рис. 1.5. Блок-схема мікрохвильового мікроскопа
Для досягнення високої чутливості, як вимірювальних перетворювачів для МСМС, широко використовуються РІП [12]. Зразок і зонд (РІП) утворюють електродинамічну систему. Причому відносні зміни частоти () і добротності () зонда однозначно пов'язані з електрофізичнимипараметрами зразка.
Ранні схеми МСМС [14 - 19] застосовували чисто чвертьхвильові коаксіальні резонатори (рис. 1.4, д). Присутність зразка змінює параметри РВП. При наближенні зразка до зонду ємність збільшується, а резонансна частота зменшується. У кінцевому рахунку, при замиканні зразка з зондом, четвертьволновий резонатор перетворюється на полуволновий (у разі проводить зразка). При цьому найбільший відхід частоти дорівнює різниці частот четвертьволнового і півхвильового резонаторів.
Для коаксіального РІП з загостреним щупом, який є продовженням центральної жили коаксіального хвилеводу, спостерігається ефект «громовідводу» [19]. Даний ефект полягає у високій концентрації електричного поля на вістря. Це дозволяє збільшити просторове дозвіл зонда. Явище обумовлюється обернено пропорційною залежністю напруженості електричного поля від радіуса вістря провідника, аналогічно електростатичного нагоди. Практично використовуються РІП з радіусом вістря центральної жили 250 мкм [19].
Недолік даної конструкції полягає в значних випромінювальних втратах, а, отже, малої роздільною здатністю і низькою добротності.
Подальше вдосконалення РІП відбувалося в напрямку створення конструкцій з більшою локалізації електричного поля [68, 69]. Це можна досягти закоротки РІП з другої сторони при збереженні малого отвору для центральної жили (рис. 1.6, а).
Дана конструкція дозволяє лише невеликого ділянці зразка, що знаходиться під щупом (висновком РІП), створювати обурення резонатора. Таке технологічне рішення дозволило мінімізувати вплив далекого поля і досягти роздільної здатності для діелектричного зразка порядку 1 мкм.
Подальше прагнення локалізувати електричне поле і зменшити випромінювання з відкритого торця призвело до створення коаксіального резонаторного РІП з конусної апертурою [19] (рис. 1.6, б). Застосування РІП даної конструкції, дозволяє отримати просторовий дозвіл для діелектричних матеріалів менш 1 мкм.
Переваги використання коаксіальних резонаторів в якості РВП очевидні: широкий частотний діапазон, можливість зовнішнього розташування об'єкта і висока концентрація поля на необхідному ділянці зразка. Разом з тим, коаксіальні резонатори мають малу власної добротністю [12].
а) б)
Рис. 1.6. РІП з а) коаксіальної; б) конусної апертурою
Високу власну добротність мають циліндричні резонатори [12]. Однак, мале провисання поля з вимірювальної апертури циліндричного резонатора не дозволяє досягти значної чутливості і локальності вимірів.
В даний час досліджень об'ємних циліндричних резонаторних вимірювальних перетворювачів з коаксіальної апертурою (РІП КІА), які суміщають позитивні якості коаксіальних і циліндричних резонаторів, не проводяться.
Як видно з представленого огляду, основною проблемою РІП, застосовуваних в мікрохвильовій мікроскопії, є низька добротність і м...
