Дослідження ВТНП-плівок

(2.1.1)

де Н і Н - магнітне поле і його тангенціальна компонента для резонатора з ідеально провідними стінками; 0 - його власна кругова частота; Qd - добротність, яка визначається втратами в діелектрику.

Оскільки у вимірювальному резонаторі лише частина поверхні займає досліджуваний ВТНП-матеріал, то інтеграл по поверхні в співвідношенні (2.1.1) слід представити у вигляді суми

(2.1.2)

де S1 - площа поверхні резонатора, яку займає ВТНП-матеріал з комплексним імпедансом Zs=Rs+jXs; Zo=R0+jX0 - імпеданс металізованої поверхні вимірювального резонатора, при цьому R0 = -X0.

З врахуванням (2.1.2) співвідношення для частоти (2.1.1) може бути представлено

(2.1.3)

де G - геометричний фактор для використовуваного типу коливань вимірювального резонатора,

(2.1.4)

к - коефіцієнт, фізичний зміст якого буде визначений далі.

Оскільки уявна частина в співвідношенні (2.1.3) визначає власну добротність вимірювального резонатора Q1, а дійсна - зміну його резонансної частоти в порівнянні 0 , то активна і реактивна компоненти поверхневого імпеданса ВТНП-матеріала вираховується по результатам вимірів добротностей і резонансних частот слідуючим чином:

(2.1.5)де - різниця власних частот вимірювального і контрольного резонаторів ( всі стінки останнього виконані із металу з відомим імпедансом ); Q0 - добротність контрольного резонатора, в якій також враховані діелектричні втрати:

(2.1.6)

В відношені коефіцієнта к=к(1-Q0/Qd) необхідно замітити слідуюче: по-перше, цим коефіцієнтом визначається чутливість вимірювального резонатора к=( Q/Q)/( R/R), по-друге, згідно його визначенню (2.1.4), коефіцієнт к має слідуючий фізичний зміст: це відношення потужності втрат енергії в поверхні S1, яку заміняємо досліджуваним матеріалом, до потужності втрат енергії у всьому резонаторі, за виключенням втрат в елементах зв’язку. Накінець, величина коефіцієнта впливає на похибку вимірювання імпедансу. Для його активної компоненти відносна похибка вимірів, яка отримується варіюванням (2.1.5), має вигляд:

(2.1.7)

При відомій величині поверхневого опору металу R0 похибка вимірювання Rs залежить від похибки добротності, а також від області зміни значень Rs. Наприклад, при Rs<
Чутливість вимірювального резонатора при відсутності діелектричного заповнювача визначається коефіцієнтом к, який вираховується за відомим розподілом магнітного поля. Для резонатора, з оптимальної точки зору максимума геометричного фактора, співвідношення розмірів (рівність діаметра і висоти) коефіцієнт к приймає значення к=0.073. Оскільки вказане значення коефіцієнта є явно незадовільнім, то виконувались розрахунки для резонатора з зплющиною геометричною формою ( D>H ). При цьому співвідношення розмірів вибиралось виходячи з вимог сталості резонансної частоти основного типу колевань.