I. Описание и принцип работы установки

Введение

В настоящее время изучение свойств и различных особенностей структуры тонких композитных пленок стимулирует развитие нанотехнологий. Индустрия в этой области – одно из самых приоритетных направлений развития науки и техники, в новшествах которых нуждаются многие сферы деятельности.

Особый интерес проявляется к исследованиям аморфных композитных пленок, т.к. данный тип пленок отличается уникальными свойствами по сравнению с их кристаллическими аналогами. Также актуальность связана с возможностью их применения в электронике, оптоэлектронике, магнитных устройствах и высокопрочных покрытиях.

В данной работе были изучены аморфные композитные пленки состава , 0.40 < x < 0.76, толщиной 0.57 – 1.12 мкм, полученные в атмосфере аргона на лавсановой подложке. Измерения проводились в области СВЧ, на диапазоне частот 7 – 12 ГГц.

Исследованы отражающие свойства пленок разной толщины и состава. Определены коэффициенты отражения, их зависимости от частоты и толщины композитных пленок, а также влияние металлической фазы, т.е. содержания , на коэффициент отражения.

Методика и техника эксперимента

I. Описание и принцип работы установки

Для исследования электромагнитных свойств тонких пленок использовался измерительный комплекс «Измеритель КСВН панорамный Р2-61» включает в себя: генератор качающейся частоты ГКЧ 61, индикатор КСВН, модуль ослабления Я2Р-67 и волноводный комплект рефлектометров - выделителей сигналов. СВЧ сигнал, падающий на исследуемый образец, промодулирован с частотой 100 КГц. На выходах приемных детекторов, возникает напряжение, пропорциональное мощности отраженной и падающей волн. В индикаторе осуществляется усиление напряжений падающей и отраженной волн (на частоте модуляции СВЧ сигнала), деление, детектирование, визуальная индикация на экране ЭЛТ и непосредственный отсчет по шкальному устройству.

Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки для измерения коэффициента стоячей волны: I – генератор качающейся частоты (ГКЧ), II – индикатор, 1 – коаксиально-волноводный переход, 2 – направленный детектор падающей волны, 3 – направленный детектор отраженной волны, 4 – согласованная нагрузка, 5 – соединительный кабель, 6 – исследуемый образец, 7 – выходы АРМ индикатора и ГКЧ, 8 – гнездо падающей волны, 9 – гнездо отраженной волны, 10 – выход ГКЧ, 11 – гнездо ГКЧ, 12 – гнездо индикатора.

Рис. 2. Комплекс для измерения коэффициента стоячей волны.

Шкала индикатора рассчитана на квадратичность детектирования и проградуирована непосредственно в значениях КСВН.

Основное назначение ГКЧ - генерирование высокочастотного сигнала с изменяющейся частотой и стабилизированной выходной мощностью.

Работа рефлектометра основана на свойстве направленного детектора сигнал СВЧ, распространяющийся в одном направлении и не реагирующий на противоположно направленный сигнал. Величина неравномерности частотной характеристики определяет одну из основных составляющих погрешности прибора в диапазоне частот при работе в автоматическом режиме перестройки частоты.

Волноводные направленные детекторы представляют собой два волновода, имеющие общую широкую станку с двумя рядами отверстий связи.

В основу построения структурной схемы панорамной измерителя КСВН и ослабления положен принцип раздельного выделения и непосредственного детектирования сигналов падающей и отраженной волн. Способ раздельного выделения падающей и отраженной волн заключается в следующем. Сигнал, пропорциональный мощности, падающей на нагрузке направленным ответвителем падающей волны. Сигнал, отраженный от исследуемой нагрузки, выделяется направленным ответвителем отраженной волны.

Коэффициент отражения определяется как отношение по формуле:

(1)

где - модуль коэффициента отражения по напряжению; - амплитуда напряжения отраженной волны; - амплитуда напряжения падающей волны.

Коэффициент отражения связан с коэффициентом стоячей волны (КСВН) соотношением:

(2)