2023 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 | 誘電率測定 / インピーダンス測定 / 同軸線路 / 導波管 / マイクロ波 / 高周波 / 電解質溶液 / 複素誘電率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
同軸給電の遮断円筒導波管を用いた液体の複素誘電率測定法に対し、固体との比較による基準物質として液体を用いない液体の複素誘電率の推定法を提案した。そして、作成した複数個の治具とセラミック円筒を組み合わせて提案手法にて50-1000MHzの周波数範囲にて各種液体の複素誘電率を推定し、測定結果のばらつきも含めた本手法の有効性を示した。
また、上記構造の治具を用いた液体の複素誘電率の推定に対して、short終端を用いない容量法を適用する手順を提案し、従来のshort、openおよび基準物質との比較による推定結果との比較から、本手法の有効性を示した。
更に、当該治具に対して集中定数の等価回路に基づく推定公式とサンプリング・オシロスコープを適用するTDR（タイムドメイン）での各種液体の複素誘電率の推定を行い、15-1000MHzの周波数範囲で提案手法の有効性を示した。
そして、遮断円筒導波管反射法により電解質溶液の一例として塩水の複素誘電率の測定を行い、特に100MHz以下の低周波では周波数の変化に対して複素誘電率の虚部が直線的に変化する周波数特性を把握した。
更に、同軸線路部分にも試料を充填する同軸線路反射法による電解質溶液（塩水）の誘電率測定を行い、遮断円筒導波管反射法で推定した複素誘電率との特に100MHz以下の低周波帯での差異を確認した。
また、各種液体の複素誘電率の推定値の他手法による結果との比較を目的とし、同軸プローブ遮断円筒導波管反射法にて誘電率の推定時にモーメント法の数値解析結果と比較した場合の推定値と比較して、提案手法の有効性を確認した。
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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
当該年度は、同軸給電の遮断円筒導波管を用いた液体の複素誘電率の推定に対して、固体との比較による基準物質として液体を用いない液体の複素誘電率の推定法の提案、short終端を用いない容量法を適用する手順の提案、当該治具に対して、集中定数の等価回路に基づく推定公式を適用するTDR（タイムドメイン）での各種液体の複素誘電率の推定、電解質溶液の一例として塩水の複素誘電率の測定を行い、特に100MHz以下の低周波帯における複素誘電率の周波数特性を把握、同軸線路部分にも試料を充填する同軸線路反射法による電解質溶液（塩水）の誘電率測定を行い、遮断円筒導波管反射法で推定した複素誘電率との特に100MHz以下の低周波帯での差異を確認し、いずれも良好な結果を得た。
従い、遮断円筒導波管反射法による液体の複素誘電率の測定法の発展に寄与できたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、低周波帯での電解質溶液の複素誘電率の精密測定測定法を確立するため、タイムドメインリフレクトメータを用いたTDR法や、高周波帯における生体組織の複素誘電率の測定に用いられる4端子法に基づく誘電率測定法による結果等の比較により、測定理論や測定精度の改善を目指す。そして、特に導電率の高い試料に対する低周波帯での誘電率測定法の確立を目指す。
また、遮断円筒導波管反射法による液体の測定法に対しては、事前の治具の入力インピーダンスの校正に対して、基準物質（液体）を用いない手法の確立を目指す。更に、複素誘電率の推定時にも基準物質を用いない絶対測定法の確立を目指す。
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