A low temperature study of electromagnetic energy loss in low-loss materials in the 110…140 MHz frequency range

Abstract

Низькотемпературне дослідження втрат електромагнітної енергії в слабопоглинаючих матеріалах у діапазоні частот 110…140 ГГц Предмет і мета роботи. Предметом дослідження є спектральні та енергетичні характеристики дискових діелектричних резонаторів (ДДР) на модах шепочучої галереї (МШГ), виготовлених з діелектричних і напівпровідникових матеріалів з малими втратами мікрохвильової енергії. Дослідження проведені для зразків з матеріалів: кремній, легований золотом (Si:Au); алмаз, вирощений при осадженні з газової фази (CVD-алмаз); алмаз, отриманий з використанням дугового плазмового струменя (APJ-алмаз), і корундова кераміка на основі Al 2 O 3. Метою роботи є визначення внесків механізмів поглинання мікрохвильової енергії в означених матеріалах на підставі температурних залежностей втрат і знаходження фізичних параметрів, відповідальних за ці механізми. Методи і методологія роботи. Експериментальні значення величин втрат отримано за допомогою методу ДДР на МШГ з використанням кріодіелектрометра. Виконано феноменологічне моделювання для поділу внеску втрат у температурну залежність поглинання у досліджуваних матеріалах. Результати роботи. Представлено результати експериментального дослідження температурної залежності втрат у деяких слабопоглинаючих матеріалах на частотах 110…140 ГГц в області температур 4,2…300 К. Розглянуто особливості конструкції розробленого авторами цієї роботи програмно-керованого вимірювального блока з можливістю заміни лампи зворотної хвилі у діапазоні частот 34…144 ГГц для застосування у кріодіелектрометрі. Блок забезпечує програмно-кероване перестроювання частоти зі спектральною роздільною здатністю близько 0,1 МГц. Визначено внески основних механізмів втрат та фізичні параметри матеріалів, відповідальних за ці механізми. Висновок. Зареєстровано та проаналізовано температурні залежності величин втрат у слабопоглинаючих матеріалах із застосуванням розробленого вимірювального блока, який також може бути використаний як незалежне кероване джерело випромінювання та включений у систему синтезу частоти з фазовим автопідстроюванням. Іл. 10.