2021 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of Broadband Dielectric Measurement Method in Liquids under Temperature Change Environment for Synthesis of Functional Materials
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20K04522
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| Research Institution | Hachinohe Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柴田 幸司 八戸工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (50382586)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 複素誘電率 / 誘電率測定 / 入力インピーダンス / インピーダンス測定 / 液体 / マイクロ波化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遮断円筒導波管反射法による液体の誘電率測定法の下限周波数を拡張する為、より高精度に入力インピーダンスが測定できるRF LCR Meterを導入した。そして、この測定器に治具を取付時の同軸先端がShort, Openおよび治具に基準物質を挿入時のインピーダンスの測定値から、治具の試料前面で入力インピーダンスを校正する手法を提案した。更に、校正後の治具に各種液体を挿入時の入力インピーダンスの測定値から、モード整合法の電磁界解析による逆問題として未知物質の複素誘電率を推定した。その結果、提案手法による100MHz - 3.0GHz の周波数範囲での高精度な複素誘電率の測定を確認した。
また、更に低い周波数帯での液体の誘電率測定を実現する為、既に他研究者が提案した終端が開放された同軸線路の構造を有する液体の挿入治具に対し、今回新たに同軸先端の円筒空洞部に段差を有する構造を提案した。そして、この構造に対してモード整合法による入力インピーダンスの計算値との比較から、Short, Openおよび基準物質による治具の校正法も提案した。次に上記の手順により、50MHz - 2.5GHzにわたる治具の入力インピーダンスの校正後、治具に各種液体を挿入時の入力インピーダンスの測定値から、モード整合法の逆問題として未知物質の複素誘電率を推定した。その結果、提案手法により50MHz - 3.0GHzの周波数範囲で複素誘電率の測定が出来ることを確認した。
更に、方形導波管内に誘電体の窓と試料挿入用の金属製のスリット付反射板を配置し、誘電体の窓とスリットの隙間の導波管内に液体を挿入時の入力インピーダンスの測定値から、モード整合法による電磁界解析の逆問題として複素誘電率を推定する手法も提案した。そして実際に 2.2 - 3.2GHzの周波数範囲で未知物質の複素誘電率が推定できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度は新たに測定器としてRF LCR Meterを導入し、低周波帯での液体の誘電率測定の可能性を確認できた。
また、同様に低周波帯での液体の誘電率測定に対応する為、新たに終端が開放され段差付円筒空洞が取り付けられた治具構造および、この構造の治具に対する入力インピーダンスの校正法も確立した。そして実際に、下限周波数が100MHzでの液体の誘電率測定を確認した。
この様に、遮断円筒導波管反射法の標準化に向けた手法の改善が着実に出来ていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果を踏まえ、遮断円筒導波管反射法および終端開放同軸管法により、50MHz以下の周波数での液体の複素誘電率測定法を確立する予定である。更に治具の改良により、ミリ波等の周波数での液体の複素誘電率の測定法を確立する。
更に、これらの手法による液体の複素誘電率の推定結果に対して、同軸プローブ法等の従来の誘電率測定法による複素誘電率との比較を行う。
そして、これらの手法に対して測定不確かさの検証も行う予定である。
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