Измерительная ячейка на основе кварцевого квазиоптического резонатора для исследования диэлектрических жидкостей в субтерагерцевом диапазоне

Баранник, А. А.; Витусевич, С. А.; Губин, А. И.; Проценко, И. А.; Черпак, Н. Т.

Использование резонаторов с модами шепчущей галереи позволяет достигнуть высокой точности измерений при определении диэлектрической проницаемости веществ благодаря их высокой добротности. Резонатор с микрофлюидным каналом (МФК) является перспективным для исследования малых объемов веществ, что особенно актуально для биологических жидкостей. Ранее в качестве измерительной ячейки был предложен сапфировый резонатор с МФК, позволяющий определять диэлектрическую проницаемость жидкостей в 8-мм диапазоне длин волн. Однако для применения в субтерагерцевом диапазоне более перспективным является резонатор, изготовленный из кварца, так как его добротность выше. Предложена измерительная ячейка для определения комплексной проницаемости жидкостей, занимающих малый объем, в субтерагерцевом диапазоне, на основе кварцевого квазиоптического резонатора, покрытого слоем пластика с МФК. Проведены экспериментальные исследования резонаторной структуры и предложена модель для численных исследований в программе COMSOL Multiphysics. Посредством сравнения значений частоты и добротности резонатора с соответствующими значениями, полученными путем вычислений, произведена корректировка модели для случая заполнения МФК водой. Показано, что модель для численных исследований корректно описывает резонаторную структуру. Получены значения частоты и добротности резонатора при заполнении МФК веществами с известными значениями комплексной диэлектрической проницаемости (метанол, пропанол, этанол, ацетон). Значения частоты и добротности резонатора, полученные численным и экспериментальным путем, совпадают с высокой точностью, что указывает на возможность использования резонатора в качестве измерительной ячейки для определения диэлектрической проницаемости веществ, занимающих малый объем, с использованием специальной калибровочной процедуры.


	Наукова періодика України		Радіофізика та електроніка