高通量电磁学表征技术及其仪器化

发布时间：2017-08-07 11:30

  本文关键词：高通量电磁学表征技术及其仪器化

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【摘要】：材料科学是一门以实验为基础的复杂的系统科学,迄今为止,材料的研发速度很大程度上决定于实验通量。传统“试错法”的实验每次只能处理单个或有限个数样品,效率低下,研发周期长,不符合当今的科技发展速度,采用高通量的方法进行组合材料的研发,可以加速组合材料的筛选。电磁响应材料在工业中有着极其重要的作用,随着科学技术的发展和应用要求的提高,电磁响应材料的发展趋势是阻抗匹配性好、频段宽、厚度薄、密度低。使用高通量对电磁响应材料进行筛选,筛选包含了组合材料制备和表征,制备和表征在材料的筛选中两者缺一不可。本文对电磁响应材料表征技术和设备进行了一定的研究。由于介电材料在不同的频段内表现出的特性也不相同,并且介电材料一般是在微波波段使用,只能使用微波对其表征,由于衍射极限的限制,如果使用远长波时,其空间分辨率很难得到提高。本文首先选定了使用近场扫描的方法对介电材料样品进行表征,首先调研了近场扫描显微镜的演变,比较了各种不同结构探测装置的优缺点,最后确定使用底部开端的同轴谐振腔来对样品进行测试。首先让谐振腔处于谐振状态,然后通过同轴谐振腔内导体上面安置的探针和样品进行电磁耦合作用,当探针和样品在近距离逐步接近或者是接触的时候,谐振腔的等效阻抗将会发生变化。通过检测装置记录谐振腔谐振频率和品质因数的改变量,利用准静态物理等效模型进一步计算出材料的介电常数等相关参数。本文首先仿真设计了1.5GHz频率的谐振腔,并且设计了探针一样品之间的距离控制方案。最后搭建了简易的近场扫描衰逝显微镜,然后通过白宝石介电常数的测试验证了这种距离控制方案的可行性。近场扫描衰逝显微镜对介电材料高效的表征,会加速电磁响应材料的筛选。从而为中国的工业的发展与进步奠定坚实的基础。
【关键词】：近场扫描衰逝显微镜 同轴谐振腔 微波仿真 介电常数测试
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB302.5;TH742
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 扫描显微镜介绍10
• 1.2 近场显微镜的发展10-11
• 1.3 近场扫描微波显微镜介绍11-17
• 1.3.1 现阶段近场扫描微波显微镜技术12-15
• 1.3.2 近场扫描衰逝微波显微镜探针和样品之间的距离控制15-17
• 1.4 实验装置17-20
• 第二章 微波谐振腔20-29
• 2.1 微波谐振腔介绍20
• 2.2 同轴结构中的TEM波表达式20-21
• 2.3 TEM波在同轴结构中的模型21-24
• 2.4 同轴谐振腔中TEM波的品质因数24
• 2.5 开端同轴腔的模式24-25
• 2.6 谐振器的耦合25-26
• 2.7 像电荷发对SNMM校正和对介电常数定量计算26-29
• 第三章 近场扫描衰逝微波显微镜探针制备29-34
• 3.1 探针制作实验29-32
• 3.2 电化学腐蚀法工作原理32-34
• 第四章 谐振腔的仿真与制作34-46
• 4.1 谐振腔的微波环境仿真34-38
• 4.2 腔体的优化与加工38-46
• 第五章 关键机械部件的设计46-51
• 5.1 角度调节装置的设计与实施46-48
• 5.2 样品台48-51
• 第六章 白宝石介电常数测试51-60
• 6.1 谐振曲线拟合51-52
• 6.2 使用金对针尖直径的拟合52-60
• 第七章 总结与展望60-61
• 7.1 总结60
• 7.2 后续工作展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 附录A65-67
• 攻硕期间取得的研究成果67

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本文编号：634476