Методика и устройства для определения диэлектрической проницаемости материалов, используемых в электрофизических установках
Диссертация
Хотя предполагаемый диапазон измерения относительной диэлектрической проницаемости алюминиевых керамик невелик (е=8-П0), в элементах электрофизических установок применяются различные материалы, 8 которых имеет значительные отклонения от этой величины. В связи с этим методика определения КДП должна быть универсальна и удовлетворять потребностям диагностики материалов как для 8 менее 1.1, так и для… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Методика измерений комплексной диэлектрической проницаемости на СВЧ
- 1. 1. Анализ способов измерений для различных значений комплексной диэлектрической постоянной
- 1. 2. Применение компьютерного моделирования
- 1. 2. 1. Исследования на волне Е0ю в цилиндрическом резонаторе
- 1. 2. 2. Исследования на волне Е0ю в коаксиальном резонаторе
- 1. 3. Оценка погрешности методики определения КДП
- 1. 3. 1. Оценка погрешности измерений
- 1. 3. 2. Оценка погрешности программного моделирования
- 1. 4. Реализация метода измерения комплексной диэлектрической проницаемости для образцов произвольной геометрической формы
- 1. 5. Апробация предложенной методики в 8-частотном диапазоне
- 1. 5. 1. Расчет и измерения на колебаниях вида Е0ю
- 1. 5. 2. Расчет и измерения на колебаниях вида Ноц
- 1. 6. Выводы
- Глава 2. Измерение комплексной диэлектрической проницаемости керамических окон для узла ввода мощности коллайдера ТЕБЬА
- 2. 1. Актуальность проведения работ
- 2. 2. Оптимизация размеров цилиндрического резонатора
- 2. 3. Учет формы образца и металлизации торцевых пазов
- 2. 4. Выбор конструкций устройств измерения
- 2. 4. 1. Резонатор с дроссельным сочленением
- 2. 4. 2. Резонатор с запредельным волноводом
- 2. 4. 3. Экспериментальные испытания
- 2. 5. Разработка устройства отбраковки керамических окон в условиях вакуума при температуре 70 К
- 2. 5. 1. Влияние размеров центрирующих канавок на характеристики резонатора
- 2. 5. 2. Влияние температуры на характеристики резонатора
- 2. 5. 3. Влияние размеров образцов на точность измерения
- 2. 5. 4. Экспериментальные исследования
- 2. 6. Исследование керамического окна с металлическими кольцами
- 2. 6. 1. Измерения в Б-частотном диапазоне
- 2. 6. 2. Измерения в Ь-частотном диапазоне
- 2. 6. 3. Результаты исследований
- 2. 7. Выводы
- Глава 3. Измерение комплексной диэлектрической постоянной образцов сложной формы с малыми потерями в широком диапазоне относительной диэлектрической проницаемости
- 3. 1. Измерение характеристик бериллиевых керамик с
- 8. =
- 3. 1. 1. Устройства измерения в различных диапазонах частот
- 3. 1. 2. Экспериментальные данные
- 3. 1. 3. Результаты компьютерного моделирования
- 3. 1. 4. Влияние геометрических размеров образцов на точность определения относительной диэлектрической проницаемости
- 3. 1. 5. Измерение и расчет тангенса угла диэлектрических потерь
- 3. 2. Измерение характеристик вспененных пластиков с
- 8. <
- 3. 2. 1. Анализ возможности двухмерного решения задачи
- 3. 2. 2. Расчет геометрий образцов и типов волн, не обладающих азимутальной симметрией
- 3. 2. 3. Оценка волноводных методов измерения на частоте
- 3. 0. ГГц
- 3. 3. Выводы
Список литературы
- The Large Hadron Collider Project (General 1. formation), http://lhc.web.cern.ch/llic/general/geninfo.htm
- The Superconducting Electron-Positron Linear Collider with an integrated X-Ray Laser Laboratory Technical Design Report, TESLA Report 2001−23, DESY 2001−011, March 2001.
- R. Brinkmann, G. Materlik, J. Rossbach, A. Wagner, Conceptual Design of a 500 GeV e+e- Linear Collider with Integrated X-ray Laser Facility, DESY 1997−048, ECFA 1997−182, vol.1
- R. Brinkmann, Linear Collider Projects at DESY, Proc. of EPAC-98, pp. 53−57, Stockholm, Sweden, 1998.
- J. Sekutowicz, M. Ferrario, Ch. Tang, Superconducting superstructure for the TESLA collider: A concept, Physical Review Special Topics -Accelerators and Beams, v. 2, 62 001, 1999.
- B. Aune et al., Superconducting TESLA Cavities, Physical Review Special Topics Accelerators and Beams, v. 3, 92 001, 2000.
- The Superconducting Electron-Positron Linear Collider with an integrated X-Ray Laser Laboratory Technical Design Report, TESLA Report 2001 -23, DESY 2001 -011, March 2001.
- TESLA. The superconducting electron-positron linear collider with an integrated X-ray laser laboratory. Technical Design Report. Part II. The accelerator. TESLA Collaboration, DESY, Hamburg, TESLA 2001−23, 2001
- JLC Design Study, KEK Report 97−1, 1997.
- J.-P. Delahaye, The CLIC Study of a Multi-TeV e± Linear Collider, Proc. of the 1999 PAC, NY, 1999.
- International Linear Collider Technical Review Commitee Report, Eds. G.A. Loew, T. Weiland, Stanford, 1995.
- J.-P. Delahaye, Design Issues of TeV Linear Colliders, Proc. of European Conference on Particle Accelerators, (EPAC'98), 1998.
- B. Dwersteg, Q. Yufang. High RF Power Waveguide Transformer. Report DESY-M-89−08, 1989.
- B. Dwersteg. SC-Cavity Operation via WG-Transformer. In: Proceedings of the 4th Workshop on RF Superconductivity, Vol. II, pp. 593−604. KEK Report 89−21,1989.
- A.N. Parfenov, N.P. Sobenin, B.V. Zverev, Analytical Calculation of a Coupler for the Linear Collider Accelerating Section, 18-th International Linac Conference (LINAC'96), v. 2, pp. 2022−2024.
- E.N. Schmierer, R.E. Lujan, B. Rusnak, B. Smith, W.B. Haynes, C. Gautier, J.F. Waynert, F. Krawczyk, J. Gioia, Development of the SCRF Power Coupler for the APT Accelerator, Proceedings of the 1999 PAC, NY, 1999, pp. 977−979
- M. Dohlus, S. Wipf, Numerical investigations of waveguide input couplers for the TESLA superstructure, Proceedings of EPAC, 2000, Vienna, Austria, pp. 2096−2099.
- B. Dwersteg, D. Kostin, M. Lalayan, C. Martens, W.-D. Moeller, TESLA RF Power Couplers Development at DESY, TESLA Report DESY-01−11, 2001.
- P. Lepercq, L. Grandsire, R. Panvier, T. Garvey, Design and Low Power Tests of an Input Coupler, LAL-pre-print, LAL/RT 02−16, December 2002.
- B. Dwersteg, Q. Yufang. High RF Power Waveguide Transformer. TESLA Report DESY-M-89−08, 1989.
- Т. Powers, P. Kneisel, M. Vaidya, Photoemission Phenomena on CEBAF RF Windows at Cryogenic Temperatures, РАС, 1993, pp. 1010−1012
- S. Kazakov RF Window with TW in Ceramics. Int. Workshop on Pulsed RF Power Sources for Linear Colliders (RF93), July 5−9, 1993, Dubna-Protvino, Russia, BINP, 1993
- O.N. Alyakrmsky, V.A. Dolgashev, A.N. Lukin, V.D. Shemelin, Development of Overmode RF Window Using Multimode Matrix Formalism, Seventh International Workshop on Linear Colliders (LC97). Sept.29-Okt.3,1997, Zvenigorod, Russia
- S. Kazakov, A Powerful RF Window with a Low Electric Field in Ceramic-Metal Brazing Area, KEK Preprint 98−120, August 1998.
- T. Schultheiss, V. Christina, M. Cole, J. Rathke, T. Elliott, V. Nguyen, L. Phillips, J. Preble, A High Thermal Conductivity Waveguide Window for Use in a Free Electron Laser, Proceedings of the 1999 РАС, NY, 1999, pp.780−782
- S. Chel, M. Desmons, C. Travier, T. Garvey, P. Lepercq, R. Panvier, Coaxial Disc Windows for a High Power Superconducting Cavity Input Coupler, Proceedings of the 1999 РАС, NY, 1999, pp.916−918
- M. Cole, J. Rathke, T. Schultheiss, Development of High Power CW RF Windows, XX International Linac Conference, Monterey, California, 2000, pp. 989−991
- S. Berg, D. Bromberek, G. Goeppner, A. Haase, J. Hoyt, W. Michalek, T.
- Smith, Development of the Low Return Loss 340-Size Ceramic Windowjfor the APS Linac, 2 International Workshop on Mechanical Engineering Design of Synchrotron Radiation Equipment and Instrumentation, September 5−6, Argone, 2002, pp. 50−57
- M.N. Afsar, J.R. Birch and R.N. Clarke, The measurement of the properties of materials, Proc. IEEE, 74, pp. 183−199,1986
- D.K. Ghodgaonkar, V.V. Varadan, V.K. Varadan, A free-space method for measurement of dielectric constants and loss tangents at microwave frequencies, IEEE Trans. Instrumentation and Measurement, Vol. 38, No. 3, pp.789−793, June 1989
- Arthur Von Hippel, Dielectric Materials and Applications, Boston Artech House, 1995
- M.D. Janezic, J.A. Jargon, Complex Permittivity Determination from Propagation Constant Measurements, Ieee Microwave and Guided Wave Letters, vol. 9, No. 2, February 1999
- J. Krupka, K. Derzakowski, M. Tobar, J. Hartnett, R. G. Geyer, Complex Permitivity of Some Ultralow Loss Dielectric Crystals at Cryogenic Temperatures, Meas. Sci. Techol., 10, 1999
- M. D. Janezic, J. A. Jargon, Complex Permittivity Determination from Propagation Constant Measurements, IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 9, No 2, Febr. 1999
- T. Shimizu, Y. Kobayashi, 50 GHz Measurements of Temperature Dependence of Complex Permittivity Dielectric Plates by a Cut-Off Circular Waveguide Method, Third Topical Symposium on Millimeter Waves, March 5−6, 2001, pp. 163−166
- T. Shimizu, Y. Kobayashi, Millimeter wave Measurements of some Low-Loss Dielectric Plates by a Novel Cut-Off Circular Waveguide Method, 32nd European Microwave Conference, Milan, 2002, pp.825−828
- Т. Shimizu, Y. Kobayashi, Measured Results of Some Low-Loss Dielectric Plates by Cut-Off Circular Waveguide Method in Millimeter Wave Region, 4th Topical Symposium on Millimeter Waves, March 14−15, 2002, pp. 191−194
- D.R. Smith, S schultz, P. Markos, C.M. Soukoulis, Determination of effective permittivity and permeability of materials from reflection and transmission coefficients, Physical Review B, volume 65, 195 104, 2002
- T. Shimizu, Z. Ma, Y. Kobayashi, Design of a Grooved Circular Cavity for Separating Degenerate ТЕ and TM Modes in Dielectric Substrate Measurements, Asia-Pacific Microwave Conference, 2002, pp. 1019−1022
- J. Baker-Jarvis, E.J. Vanzura, W.A. Kissick, Improved technique for determining complex permittivity with the transmission/reflection method, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 38 No. 8, 1096−1103, August 1990
- M.G. Serban, D.D. Sandu, O. Rusu, Complex Permittivity Measurement in the Microwave Range by a Free Space Mathod, http://stoner.phvs.uaic.ro
- R.A. Waldron, Perturbation theory of resonant cavities, Proc ГЕЕ, 107C, 272−4, 1960
- K. Holbach, R.F. Holsinger, SUPERFISH Computer Programs for Evaluation of RF Cavities with Cylindrical Symmetry, Particle Accelerators, 1976, Vol. 7, pp. 213−222.
- CSTMicrowave Studio™. CST GmbH, Darmstadt, Germany.
- O.A. Вальднер, Н. П. Собенин, Б. В. Зверев, И. С. Щедрин, Справочник по диафрагмированным волноводам, М., Атомиздат, 1977.
- О.С. Милованов, Н. П. Собенин, Техника сверхвысоких частот, МАтомиздат, 1980.
- Б.В. Зверев, Н. П. Собенин, Электродинамические характеристики ускоряющих резонаторов, М, Энергоатомиздат, 1993.
- Masao Nakamura, Theory of Field Strength Determination in RF Structures by perturbation Techniques, Japanese Journal of Applied Physics, v. 7, n. 2, 1968.
- ANSOFT HFSS 3D EM simulation software, www.ansoft.com
- N.M. Kroll, Computer Determination of the External Q and Resonant Frequency of Waveguide Loaded Cavities, SLAC-PUB-5171, January 1990.
- А.А. Сулимов, Н. П. Собенин, А. И. Фадин, А. А. Завадцев Разработка методики измерения параметров диэлектриков для вводов мощности в сверхпроводящие резонаторы линейного коллайдера TESLA, Сборник трудов научной сессии МИФИ. 2000, т. 7, стр.130−131
- А.А. Завадцев, Н. П. Собенин, А. А. Сулимов, А. И. Фадин, А. Н. Ворновский Измерение параметров диэлектриков для вводов мощности в сверхпроводящие резонаторы линейного коллайдера TESLA, Приборы и техника эксперимента, 2000, #6, стр.53−56.
- A.I. Fadin, N.P. Sobenin, A.A. Sulimov, A.A. Zavadtzev Method and measuring device for testing the permittivity and loss parameters of ceramic cylindrical TESLA coupler windows, TESLA-collaboration, 2001, TESLA 2001−39
- A.H. Ворновский, Н. П. Собенин, А. А. Сулимов, А. И. Фадин, Определение параметров диэлектриков, Сборник трудов научной сессии МИФИ, том 13, стр. 102−103, 2001.
- А.В. Бледных, Н. П. Собенин, А. А. Сулимов, А. И. Фадин Сравнение численных методов расчета на примере бипериодической ускоряющей структуры, Сборник трудов научной сессии МИФИ, том 7, стр.155−156, 2002.
- Д.В. Костин, И. С. Кузьмин, Н. П. Собенин, А. А. Сулимов, А. И. Фадин, Измерение диэлектрических параметров керамических окон при температуре жидкого азота, Сборник трудов научной сессии МИФИ, том 7, стр. 149−150, 2002.
- А.А.Сулимов, Применение современных средств компьютерного моделирования для измерения комплексной диэлектрической проницаемости, Сборник трудов VII Научной конференции молодых ученых и специалистов, стр.361−364, Дубна, 2003.