マイクロ波ミリ波領域における複素電気伝導度スペクトロスコピー

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本研究はマイクロ波ミリ波領域における複素電気伝導度の連続的かつ高精度な測定を目的とし、空洞共振器摂動法の再定式化とベクトルネットワークアナライザ(VNA)を用いた複素反射率測定の測定システム開発を目指した。平成14年度は、平成13年度に引き続き空洞共振器摂動法による複素電気伝導度測定手法の完成と、開放端同軸共振器による薄膜試料の新しい測定手法の開発に従事した。空洞共振器摂動法は微小な試料の挿入によって引き起こされる空洞共振器の共振特性の変化を測定する方法であり、この周波数領域における複素電気伝導度測定としては最も測定精度が高いが、測定データの解析方法がまだ未熟でその潜在力を十分に利用できていない。また開放端同軸共振器による薄膜測定は同軸共振器に薄膜試料を押し当てて共振特性の変化を測定する方法であり、共振器と試料の接触方法が難しいが、成功すれば薄膜試料の簡便な非破壊測定が可能になる。またこの問題は、VNAによる複素反射率測定における最大の技術的な問題である同軸ケーブルの終端方法と本質的に同じである。その結果、次のような成果をあげることができた。1.寒剤非接触型超伝導空洞共振器を用いた超高精度高安定の測定システムを開発した。現在ケーススタディを行っている。2.散乱問題を空洞共振器摂動法に応用する手法の定式化に成功し、解析方法によって決まる空洞共振器摂動法のダイナミックレンジ及び測定精度の問題を完全な形で解決した。3.同様にして散乱問題を同軸共振器による薄膜測定にも応用し、室温における誘電率測定システムを試作した。現在ケーススタディを行っている。現在これらの成果について学術論文に投稿する準備を進めている。今後さらに同軸共振器と試料の接触技術を応用することでVNAを用いた周波数掃引の可能な測定システムを開発していくことを考えている。