(57)【要約】【課題】  誘電率の周波数依存性を測定する場合に、測定精度及び作業効率を向上させることができる誘電率測定装置を提供すること。【解決手段】  本発明の誘電率測定装置は、試料Ｓを収容する試料収容部１を有する筒状部材１１と、筒状部材１１の内側に設けられ筒状部材１１の内壁面とともに空洞７を形成する一対の短絡部材５，６とを備え、一対の短絡部材５，６のうち少なくとも一方の短絡部材が筒状部材１１の延び方向に沿って移動可能であることを特徴とする。【選択図】  図１
2006208332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容する試料収容部を有する筒状部材と、
前記筒状部材の内側に設けられ前記筒状部材の内壁面とともに空洞を形成する一対の短絡部材とを備え、
前記一対の短絡部材のうち一方の短絡部材が前記筒状部材の延び方向に沿って移動可能であることを特徴とする誘電率測定装置。
【請求項２】
前記一対の短絡部材のうち他方の短絡部材が、前記筒状部材の延び方向に沿って移動可能である、請求項１に記載の誘電率測定装置。
【請求項３】
前記試料を前記筒状部材に固定させる試料固定手段を更に有する、
請求項１又は２に記載の誘電率測定装置。
【請求項４】
前記一対の短絡部材のうちの少なくとも一方の短絡部材の前記空洞側に、環状の突出部又は環状の溝部を更に有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘電率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波回路や高速動作回路などの電子部品が内蔵されている電子機器において、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波数帯の利用が一般的となっている。
【０００３】
このような高周波帯で安定して動作する電子部品の開発には、電子部品に使用されている誘電体、例えば、熱硬化性樹脂材料、セラミック材料などの誘電率を測定し、評価する必要がある。誘電体の誘電率を測定する１つの方法として、摂動法が知られている。
【０００４】
摂動法とは、誘電率の測定対象となる誘電体を空洞共振器内に挿入し、挿入前後における空洞共振器内の共振特性を夫々測定し、この変化から誘電体の誘電率を測定するものである。このような摂動法を用いた誘電率測定方法として、例えば下記特許文献１に記載の誘電率測定方法が知られている。
【０００５】
特許文献１記載の発明で用いられる空洞共振器は、円筒状の本体部と本体部の両端側にそれぞれ設けられる２枚の平板状側壁部とを有しており、２枚の平板状側壁部のうち一方の側壁部には試料挿入口が形成されている。そして、この試料挿入口から棒状に加工された誘電体を挿入し、挿入前後における空洞共振器内の共振特性を測定することにより、誘電体の誘電率が測定されるようになっている。
【特許文献１】特開平９−３１１１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の誘電率測定装置では、試料の誘電率を測定する場合、空洞共振器における共振周波数は、共振器の形状、試料の寸法、試料の比誘電率で一義的に決まるため、誘電率の周波数依存性を測定するためには、測定すべき周波数の分だけ共振器が必要であった。このため、誘電率の周波数依存性の測定作業は極めて面倒なものとなっており、また多大な時間が必要であり、作業効率の点で改善の余地があった。一方、複数の空洞共振器を用いて誘電率の周波数依存性を測定する場合、同じ共振周波数を持った空洞共振器であっても、空洞共振器間に個体差があり、ある周波数に対する誘電率の測定値にバラツキが見られるという問題があり、測定精度の点でも未だ改良の余地があった。また、ＪＩＳ Ｒ １６４１の図４に示されるような筒状部材が左右に２つに分割された場合、左右の共振器がずれを生じ、測定精度に影響してしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、誘電率の周波数依存性を測定する場合に測定精度及び作業効率を向上させることができる誘電率測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の誘電率測定装置は、試料を収容する試料収容部を有する筒状部材と、前記筒状部材の内側に設けられ前記筒状部材の内壁面とともに空洞を形成する一対の短絡部材とを備え、前記一対の短絡部材のうち一方の短絡部材が前記筒状部材の延び方向に沿って移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の誘電率測定装置によれば、誘電率測定装置の空洞内に高周波の電力を入力すると、空洞内に複数の電磁界モードが発生する。この誘電率測定装置は、筒状部材の内壁面と一対の短絡部材とによって空洞が構成されており、移動可能な短絡部材の位置を変更することで、空洞の容積を変更することができるため、誘電率の測定に用いる空洞内の共振周波数を変えることが可能となる。このため、試料を誘電率測定装置に装着したまま、誘電率の周波数依存性を測定することができる。
【００１０】
したがって、この誘電率測定装置によれば、種々の共振周波数における誘電率を測定する場合でも、複数の空洞共振器を使用せずに誘電率の周波数依存性を測定することができる。このため、複数の空洞共振器を使用することによる測定値のバラツキを十分に防止できる。よって、高精度な誘電率の周波数依存性を測定することができる。
【００１１】
また、誘電率測定装置に試料を装着したまま、種々の周波数における誘電率を測定することができるため、従来のような測定ごとに試料を共振器内に装着する手間を省くことができる。よって、誘電率の周波数依存性を効率的に測定することができる。
【００１２】
また、本発明の誘電率測定装置においては、一対の短絡部材のうち他方の短絡部材も、前記筒状部材の延び方向に沿って移動可能であることが好ましい。これにより、２つの短絡部材の位置を調整することができるため、一方の短絡部材のみが移動可能である場合と比較すると、空洞の容積をより大きく変化させることができ、誘電率の測定に用いる空洞内の共振周波数をより広い範囲に設定することができる。
【００１３】
また、２つの短絡部材が筒状部材の延び方向に沿って移動可能であると、試料からそれぞれの短絡部材までの距離を任意に設定することができる。言い換えると、試料が装着されている位置を筒状部材の延び方向の任意の位置とすることができる。空洞内の電界強度は、筒状部材の延び方向の位置によって異なるため、誘電率の測定に用いる試料の誘電率にあわせて、測定に用いる電界強度を選択することができる。
【００１４】
例えば、誘電率が低い試料の誘電率を測定する場合は、電界強度が強い位置に試料が配置されるように２つの短絡部材の位置を調整すれば、高感度で試料の誘電率を測定することができる。
【００１５】
また、本発明の誘電率測定装置は、試料を筒状部材に固定させる試料固定手段を更に有することが好ましい。この誘電率測定装置によれば、試料収容部に収容された試料が移動しないように固定することができる。このため、試料の位置ずれによる測定箇所の変動、又は試料収容部内における試料のぐらつきに起因する測定誤差を小さくすることができ、試料を固定しない場合と比較し、誘電率の測定をより高精度に行うことができる。特に、試料収容部内における試料のぐらつきを防止することができるため、試料収容部と試料の寸法が大幅に異なる場合であっても、試料の誘電率を高精度に測定することができる。
【００１６】
また、本発明の誘電率測定装置は、一対の短絡部材のうちの少なくとも一方の短絡部材の空洞側に、環状の突出部又は環状の溝部を更に有することが好ましい。
【００１７】
短絡部材の空洞側に環状の突出部又は環状の溝部が形成されていると、誘電率の測定に用いる特定の電磁界モードの共振ピーク間の縮退が解け、他の電磁界モードの波形と重なることを防止することができる。試料の誘電率測定においては、特定の電磁界モードの共振ピーク位置、半値幅などから、試料の誘電率を決定する。したがって、他の電磁界モードの波形と重なっている場合と比較すると、他の電磁界モードによる測定誤差を小さくすることができ、より高精度な誘電率の測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、誘電率の周波数依存性を測定する場合に測定精度及び作業効率を向上させることができる誘電率測定装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の誘電率測定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
（第１実施形態）  図１は、本発明の誘電率測定装置の好適な実施形態を示す斜視図であり、試料が装着されていない状態を示している。図２は、図１の誘電率測定装置を示す横断面図であり、試料が装着された状態を示している。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本実施形態の誘電率測定装置１０は、円筒部材（筒状部材）１１と円筒部材１１の内側に配置された一対の短絡板（短絡部材）５，６と、試料Ｓを円筒部材１１に固定する試料固定機構（試料固定手段）１８とを備えている。
【００２２】
円筒部材１１は、その延び方向の中央に試料を収容するための試料収容部１を有している。ここで、試料収容部１は、円筒部材１１の延び方向に直交し、互いに対向する一対の試料対向面１ａ，１ｂと、試料対向面１ａ，１ｂを連結し互いに対向する一対の連結面１ｃ，１ｄとによって構成されている。試料対向面１ａ，１ｂには円筒部材１１の内径の大きさと同じ内径の円形開口が形成されている。また、試料対向面１ａ，１ｂ及び連結面１ｃ，１ｄは、円筒部材１１の外周面と交差しており、これらの交線が周縁部をなし、空洞７を挟むようにスリット開口２，３が円筒部材１１の外周面に形成されている。
【００２３】
そして、一対の試料対向面１ａ，１ｂのうちの一方の試料対向面１ｂには、円形開口を挟む位置にばね部材を挿入する一対のバネ挿入孔１３ａ，１３ｂが形成されている。
【００２４】
短絡板５は、試料収容部１の一側に配置され、短絡板６は試料収容部１に対し、短絡板５と反対側に配置されている。短絡板５，６は、いずれも円盤状となっており、円筒部材１１の延び方向に沿って移動可能となっている。円筒部材１１の内壁面と短絡板５，６とによって空洞７が構成されている。
【００２５】
試料固定機構１８は、試料対向面１ｂに形成されたバネ挿入孔１３ａ，１３ｂにそれぞれ挿入されるバネ部材１２ａ，１２ｂと、バネ部材１２ａ，１２ｂからの押圧力を試料Ｓに伝達して試料対向面１ａに試料Ｓを押し込む押圧部材１４ａ，１４ｂとで構成されている。この場合、押圧部材１４ａ，１４ｂを挿入穴１３ａ，１３ｂ側に押し込めば簡単にスリット開口２又は３から試料収容部１に試料Ｓを挿入することができ、試料Ｓを挿入した後は、押圧部材１４ａ，１４ｂによって試料Ｓは試料対向面１ａに押し付けられて固定される。従って、試料Ｓの装着を極めて短時間で行うことができる。
【００２６】
なお、円筒部材１１及び短絡板５、６は、導電性材料から構成されるが、加工性、機械的強度などの点から金属が好適に用いられる。このような金属としては、例えば、銅、銀などが挙げられる。また、任意の材料の表面に、銅や銀がめっきされた材料を用いてもよい。この場合、めっきの膜厚は、高周波における表皮長よりも十分に厚いこと、具体的には表皮長の２０倍以上の厚さを有することが好ましい。
【００２７】
（誘電率測定方法）  以下、図３を参照しながら、誘電率測定システム１００を用いて試料Ｓの誘電率を測定する方法を説明する。なお、以下の誘電率測定方法は、一般に空洞共振器法と呼ばれる誘電率測定法であり、本発明の誘電率測定装置を用いて、試料の誘電率を空洞共振器法の測定原理により測定する方法について説明する。
【００２８】
誘電率の測定においては、円筒形状の空洞共振器内の空洞に高周波電力を入力し、空洞内に電磁界を励振させる。空洞共振器法では、ＴＥ０１１の電界モードの共振特性を測定することによって、試料の誘電率を測定する。
【００２９】
空洞共振器法によれば、試料の複素誘電率の実数部ε'、及び誘電正接ｔａｎδを測定することができる。ＴＥ０１１モードの共振周波数ｆｓ及び無負荷Ｑ値Ｑｓは、試料のε'及びｔａｎδ、並びに、試料の厚さｔ、空洞共振器の内径Ｄ、空洞の円筒部分の長さＬ、試料収容部の幅Ｌ’及び空洞共振器を構成する材料の実効導電率σｒによって決定される。従って、ｆｓ、Ｑｓ、ｔ、Ｄ、Ｌ、Ｌ’及びσｒを測定することによって、ε'及びｔａｎδが算出されるわけである。ここで、使用する空洞共振器に固有の値であるＤ、Ｌ、及びσｒは、試料を装着していない状態での予備測定により、測定することができる。Ｌ’はマイクロメータ等で測定する。
【００３０】
図３に示す誘電率測定システム１００は、誘電率測定装置１０の他に空洞７内に電磁界を発生させる電磁界発生装置３２、空洞７内の電界の共振波形を取り込むための検波装置３３、及び測定結果から試料Ｓの誘電率を算出する演算装置３５を備えている。
【００３１】
誘電率測定装置１０の空洞７内には、発信ループアンテナ２８ａ及び受信ループアンテナ２９ａが配置されており、これらのループアンテナは同軸線路２８，２９を介して電磁界発生装置３２及び検波装置３３にそれぞれ接続されている。
【００３２】
更に、誘電率測定システム１００は、空洞７の容積を変更して試料Ｓの誘電率の周波数依存性を測定するための短絡板移動手段３７、３８、及び短絡板５、６を円筒部材１１内の所定の位置に配置されるように短絡板移動手段３７、３８を制御する短絡板位置制御装置３９を備えている。
【００３３】
短絡板移動手段３７は、駆動部３７ａ及び駆動力伝達部材３７ｂからなっている。短絡板移動手段３８は、駆動部３８ａ及び駆動力伝達部材３８ｂとからなっている。駆動力伝達部材３７ｂ、３８ｂはそれぞれ短絡板５及び短絡板６に連結されている。なお、短絡板移動手段３７、３８においては、モータ等による回転運動を直線運動に変換できる機構を有しているものであれば特に限定されない。また、短絡板５、６を移動させる駆動力を油圧などの圧力で得てもよい。なお、必ずしも短絡板移動手段３７、３８及び短絡板位置制御装置３９が必要ではなく、手動で短絡板５、６の位置を調整し、短絡板の位置を把握するために付された目盛りを読み取るなどして短絡板の位置を決めてもよい。
【００３４】
ここで、試料Ｓの誘電率の算出には，短絡板５の空洞側の面５ｂとこれに対面している試料Ｓの面Ｓ１との間の距離Ｌ１、及び、短絡板６の空洞側の面である空洞対向面６ｂとこれに対面している試料Ｓの面Ｓ２との間の距離Ｌ２が必要である。Ｌ１およびＬ２の値は，短絡板位置制御装置３９から演算装置３５に伝達された短絡板５及び短絡板６の位置情報より算出される。なお、以下、短絡板の空洞側の面を「空洞対向面」という。
【００３５】
試料Ｓの誘電率測定にあたっては、まず、マイクロメータを用いて試料Ｓの厚さｔを測定する。そして、予備測定として、試料Ｓが誘電率測定装置１０に装着されていない状態で、空洞７内に生じる共振特性を測定する。
【００３６】
この場合、電磁界発生装置３２から同軸線路２８及び発信ループアンテナ２８ａを経て高周波電力を入力し、空洞７内に高周波電磁界を励振する。そして、この状態で空洞７内に発生している電磁界の共振波形を受信ループアンテナ２９ａから同軸線路２９を通じて、検波装置３３へ出力する。検波装置３３からの出力データを演算処理装置３５に取り込み、試料Ｓが装着されていない状態でのＴＥ０１１モードの共振周波数ｆｏ及び無負荷Ｑ値Ｑｏ、並びに、ＴＥ０１２モードの共振周波数ｆｏ'を算出し、これらの値を用いて誘電率測定装置１０に固有の値である円筒部材１１の内径Ｄ及び実効導電率σｒを決定する。
【００３７】
次に、平板状に形成された試料Ｓを準備し、誘電率測定装置１０に装着する。このとき、試料Ｓは、バネ部材１２ａ，１２ｂの弾性力によって、押圧部材１４ａ，１４ｂを介して試料対向面１ａ側に押し当てられ、固定されている。上記の誘電率測定装置１０に試料Ｓが装着されていない場合と同様にして、試料Ｓが装着された状態でのＴＥ０１１モードの共振周波数ｆｓ及び無負荷Ｑ値Ｑｓを決定する。
【００３８】
そして、試料Ｓの厚さｔ、短絡板５及び短絡板６の位置情報に基づく空洞７の円筒部材１１の延び方向の長さＬ、試料収容部の幅Ｌ’、予備測定で決定されたＤ及びσｒ、並びに、試料Ｓが装着された状態で測定されたｆｓ及びＱｓから、演算装置１５により試料Ｓの誘電率が算出される。
【００３９】
なお、この誘電率測定方法においては、空洞７内に高周波電力を入力すると円筒部材１１に形成された試料収容部１のスリット開口２，３から電磁波が漏出する。予備測定及び誘電率測定においては、モード整合法などの電磁界解析法を用いて、スリット開口２，３からの電磁波の漏出量を補正して、Ｄ、σｒ、及び試料Ｓの誘電率を算出すればよい。
【００４０】
短絡板５及び／又は短絡板６の位置を変更しながら、上記のような誘電率測定を繰り返し行う場合、試料Ｓの誘電率の周波数依存性を、その誘電率測定装置１０のみを用いて調べることができ、複数の空洞共振器を使用することによる測定値のバラツキを十分に防止できる。よって、誘電率の周波数依存性を高精度に測定することができる。
【００４１】
また、空洞共振器に試料を装着したまま、種々の周波数における誘電率を測定することができるため、従来のような測定ごとに試料を共振器内に装着する手間を省くことができる。よって、誘電率の周波数依存性を効率的に測定することができる。
【００４２】
さらに、誘電率測定装置１０では、短絡板５、６が円筒部材１１の延び方向に沿って移動可能となっており、これらの位置をそれぞれ短絡板移動手段３７、３８及び短絡板位置制御装置３９によって任意に設定することができる。このため、短絡板５，６のいずれか一方が固定されている場合よりも、空洞の円筒部材の延び方向の長さＬの値をより大きく変化させることができ、誘電率の測定に用いるＴＥ０１１モードの共振周波数を広い範囲に設定することができる。
【００４３】
さらに、誘電率測定装置１０では、短絡板５、６の位置をそれぞれ任意に設定することができることによって、試料Ｓが装着されている位置を円筒部材１１の長さ方向の任意の位置とすることができる。空洞７内に発生しているＴＥ０１１モードの電界強度は、円筒部材１１の長さ方向の位置によって異なるため、誘電率の測定に用いる試料Ｓの誘電率にあわせて、測定に用いる電界強度を選択することができる。
【００４４】
試料Ｓに対して短絡板５、６を対称に配置させることが好ましい。この場合、円筒部材１１の長さ方向の中心の位置、つまり、試料Ｓが装着されている位置とＴＥ０１１モードの電界のピーク位置とが一致する。このため、誘電率が低い試料であっても、試料の誘電率を高感度に測定することができる。
【００４５】
また、誘電率測定装置１０は、試料収容部１に収容された試料Ｓを固定する試料固定機構１８を有しているため、試料Ｓの位置ずれによる測定箇所の変動、又は試料収容部１内における試料Ｓのぐらつきに起因する測定誤差を小さくすることができ、試料Ｓを固定しない場合と比較し、誘電率の測定をより高精度に行うことができる。
【００４６】
（第２実施形態）  次に、図４を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第２実施形態について説明する。
【００４７】
図４は、本発明に係る誘電率測定装置の第２実施形態を示す断面図であり、試料Ｓが装着された状態を示している。図４に示すように、本実施形態の誘電率測定装置２０は、以下の点で第１実施形態の誘電率測定装置１０と相違する。即ち、本実施形態の試料固定機構（試料固定手段）２２は、押圧部材１４ａ，１４ｂが試料固定板２５に固定されている点、並びに、試料固定板２５が短絡板を兼ねる点で第１実施形態の誘電率測定装置と相違する。なお、試料固定板２５は、導電性材料から構成されるが、加工性、機械的強度などの点から金属が好適に用いられる。このような金属としては、例えば、銅、銀などが挙げられる。また、任意の材料の表面に、銅や銀がめっきされた材料を用いてもよい。この場合、めっきの膜厚は、高周波における表皮長よりも十分に厚いこと、具体的には表皮長の２０倍以上の厚さを有することが好ましい。
【００４８】
試料固定板２５の押圧部材１４ａ，１４ｂが固定された面と反対側の面は、試料Ｓを試料対向面１ａに押し当てて固定する押圧面として機能する。また、試料固定板２５は、短絡板の機能も有し、誘電率測定装置２０の空洞７は、円筒部材１１の内壁面、短絡板６及び試料固定板２５によって構成されている。
【００４９】
このように試料固定板２５で試料Ｓを押圧すると、押圧部材１４ａ，１４ｂのみで押圧する場合と比較して、押圧力による試料Ｓへの応力集中を防止することができる。このため試料が脆い材料であっても、試料の破損や欠損を防止することができる。
【００５０】
また、試料Ｓを試料収容部１に装着する際に、押圧部材１４ａ，１４ｂのみで試料Ｓを押圧する場合には、押圧部材１４ａ，１４ｂのそれぞれについて押込み作業が必要となるが、本実施形態では試料固定板２５のみを試料対向面１ｂ側に押し込むだけで試料Ｓを試料収容部１に装着する準備ができるため、試料Ｓの装着をさらに容易に行うことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００５１】
誘電率測定装置２０の短絡板６の位置を変更しながら、上述したような誘電率測定を繰り返し行うことで、試料Ｓの誘電率の周波数依存性を調べることができる。
【００５２】
ただし、誘電率測定装置２０を用いた場合、短絡板を兼ねている試料固定板２５の可動範囲は限定的なものであり、移動可能な短絡板は短絡板６のみであるため、空洞７の容積を変更することができる範囲が、誘電率測定装置１０と比較すると狭い。このため、誘電率測定装置１０を用いた場合と比較すると、設定することのできるＴＥ０１１モードの共振周波数の範囲は限られる。
【００５３】
（第３実施形態）  次に、図５を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第３実施形態について説明する。
【００５４】
図５は、本発明に係る誘電率測定装置の第３実施形態を示す断面図であり、試料Ｓが装着された状態を示している。図５に示すように、誘電率測定装置３０は、短絡板５の空洞対向面５ｂ及び短絡板６の空洞対向面６ｂにそれぞれ環状突出部２５が形成されている点で、第１実施形態と相違する。
【００５５】
図５に示すように環状突出部２５は、空洞対向面５ｂ、６ｂの周縁部に沿って形成されている。ただし、環状突出部２５は、空洞対向面５ｂ、６ｂに対して同心円状に形成されていれば、環状突出部２５の径の大きさは特に限定されない。
【００５６】
本実施形態の誘電率測定装置によれば、環状突出部２５が、空洞対向面５ｂ、６ｂにそれぞれ形成されていることで、試料Ｓの誘電率測定に用いるＴＥ０１１モードの共振ピーク波形が他の電磁界モードの波形と重なっている場合に共振ピーク同士を相互に分離することができる。具体的には、環状突出部２５が空洞対向面５ｂ、６ｂにそれぞれ形成されていると、ＴＥ０１１モードの共振周波数は変化せずに、ＴＭ１１１モードの共振周波数だけが増加するため、ＴＥ０１１モードとＴＭ１１１モードとの縮退が分離される。このため、ＴＥ０１１モードの共振ピーク波形から試料Ｓの誘電率を算定する場合に、他の電磁界モードの影響を十分小さくすることができる。よって、試料Ｓの誘電率をより高精度に測定することができる。
【００５７】
（第４実施形態）  次に、図６を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第４実施形態について説明する。
【００５８】
図６は、本発明に係る誘電率測定装置の第４実施形態を示す断面図であり、試料Ｓが装着された状態を示している。図６に示すように、本実施形態の誘電率測定装置４０は、短絡板５の空洞対向面５ｂ及び短絡板６の空洞対向面６ｂにそれぞれ環状溝部（切欠き部）２６が形成されている点で、第１実施形態と相違する。
【００５９】
図６に示すように環状溝部２６は、空洞対向面５ｂ、６ｂの周縁部にそれぞれ形成されている。ただし、環状溝部２６については、空洞対向面５ｂ、６ｂに対して同心状に形成されていれば、空洞対向面５ｂ、６ｂの径方向の位置、つまり環状溝部２６の径の大きさは特に限定されない。
【００６０】
このような環状溝部２６が、空洞対向面５ｂ、６ｂにそれぞれ形成されていると、試料Ｓの誘電率の測定に用いるＴＥ０１１モードの共振ピーク波形を他の電磁界モードの波形から分離することができる。具体的には、環状溝部２６が空洞対向面５ｂ、６ｂにそれぞれ形成されていると、ＴＥ０１１モードの共振周波数は変化せずに、ＴＭ１１１モードの共振周波数だけが低下するため、ＴＥ０１１モードとＴＭ１１１モードとの縮退が分離される。このため、ＴＥ０１１モードの共振ピーク波形から試料Ｓの誘電率を算定するのに、他の電磁界モードの影響を十分小さくすることができる。よって、試料Ｓの誘電率をより高精度に測定することができる。
【００６１】
（第５実施形態）  次に、図７を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第５実施形態について説明する。
【００６２】
図７は、本発明に係る誘電率測定装置の第５実施形態を示す断面図であり、試料Ｓが装着された状態を示している。図５に示すように、本実施形態の誘電率測定装置５０は、短絡板５の空洞対向面５ｂ及び短絡板６の空洞対向面６ｂにそれぞれ環状部材２７が固定されている点で、第１実施形態と相違する。
【００６３】
図７に示すように環状部材２７は、空洞対向面５ｂ、６ｂに対して同心状に配置されており、且つ、空洞対向面５ｂ、６ｂの径の半分の大きさの径を有していることが好ましい。
【００６４】
環状部材２７は、誘電体材料から選択することができるが、誘電体材料の中でも低損失などの点からポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが好適に用いられる。環状部材２７の固定は、接着剤などを用いて空洞対向面５ｂ、６ｂに接着させればよい。
【００６５】
このような環状部材２７が、空洞対向面５ｂ、６ｂにそれぞれ固定されていると、試料Ｓの誘電率の測定に用いるＴＥ０１１モードの共振ピーク波形を他の電磁界モードの波形から分離することができる。具体的には、環状部材２７が空洞対向面５ｂ、６ｂにそれぞれ固定されていると、ＴＥ０１１モードの共振周波数は変化せずに、ＴＭ１１１モードの共振周波数だけが低下するため、ＴＥ０１１モードとＴＭ１１１モードとの縮退が分離される。このため、ＴＥ０１１モードの共振ピーク波形から試料Ｓの誘電率を算定するのに、他の電磁界モードの影響を十分小さくすることができる。よって、試料Ｓの誘電率をより高精度に測定することができる。
【００６６】
（第６実施形態）  次に、図８を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第６実施形態について説明する。
【００６７】
図８は、本発明に係る誘電率測定装置の第６実施形態を示す断面図であり、試料Ｓが装着された状態を示している。図８に示すように、本実施形態の誘電率測定装置６０は、以下の点で第１実施形態の誘電率測定装置１０と相違する。即ち、本実施形態の試料固定機構（試料固定手段）６８は、押圧部材１４ａ，１４ｂが押圧板６５に固定されている点で、第１実施形態の試料固定機構１８と相違する。
【００６８】
押圧板６５の押圧部材１４ａ，１４ｂが固定された面と反対側の面は、試料Ｓを試料対向面１ａに押し当てて固定する押圧面として機能する。
【００６９】
このように押圧板６５で試料Ｓを押圧すると、押圧部材１４ａ，１４ｂのみで押圧する場合と比較して、押圧力による試料Ｓへの応力集中を防止することができる。このため試料が脆い材料であっても、試料の破損や欠損を防止することができる。
【００７０】
また、試料Ｓを試料収容部１に装着する際に、押圧部材１４ａ，１４ｂのみで試料Ｓを押圧する場合には、押圧部材１４ａ，１４ｂのそれぞれについて押込み作業が必要となるが、本実施形態では押圧板６５のみを試料対向面１ｂ側に押し込むだけで試料Ｓを試料収容部１に装着する準備ができるため、試料Ｓの装着をさらに容易に行うことができ、作業の効率化を図ることができる。誘電率測定装置６０を用いて試料Ｓの誘電率を測定する場合は、予め押圧部材６５のみの誘電率を測定し、その後、試料Ｓを試料収容部１に装着して測定を行う。双方の測定値から試料Ｓの誘電率を算出する。
【００７１】
なお、押圧板６５は、誘電体材料から選択することができるが、誘電体材料のなかでも低損失の点からポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アルミナなどが好適に用いられる。
【００７２】
（第７実施形態）  次に、図９を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第７実施形態について説明する。
【００７３】
図９は、本発明に係る誘電率測定装置の第７実施形態を示す断面図であり、試料Ｓが装着された状態を示している。図９に示すように、本実施形態の誘電率測定装置７０は、以下の点で第１実施形態の誘電率測定装置１０と相違する。即ち、本実施形態の試料固定機構（試料固定手段）７８は、押圧部材１４ａ，１４ｂが環状板７５に固定されている点で、第１実施形態の試料固定機構１８と相違する。環状板７５は円盤状の平板の中心部に円筒部材１１の内径の大きさと同じ内径の円形開口７５ａが形成されている。環状板７５の押圧部材１４ａ，１４ｂが固定された面と反対側の面は、試料Ｓを試料対向面１ａに押し当てて固定する押圧面として機能する。
【００７４】
このように環状板７５で試料Ｓを押圧すると、押圧部材１４ａ，１４ｂのみで押圧する場合と比較して、押圧力による試料Ｓへの応力集中を防止することができる。このため試料が脆い材料であっても、試料の破損や欠損を防止することができる。
【００７５】
また、試料Ｓを試料収容部１に装着する際に、押圧部材１４ａ，１４ｂのみで試料Ｓを押圧する場合には、押圧部材１４ａ，１４ｂのそれぞれについて押込み作業が必要となるが、本実施形態では環状板７５のみを試料対向面１ｂ側に押し込むだけで試料Ｓを試料収容部１に装着する準備ができるため、試料Ｓの装着をさらに容易に行うことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００７６】
なお、環状板７５は、誘電体材料又は導電性材料のいずれで構成されていてもよい。ただし、環状板７５は、スリット開口２，３の一部を覆い、空洞７が外部と導通している面積を小さくするので、環状板７５に導電性を有する材料を用いると誘電率測定中におけるスリット開口２，３からの電磁波漏出量を少なくすることができる。導電性材料としては、加工性、機械的強度などの点から金属が好適に用いられる。このような金属としては、例えば、銅、銀などが挙げられる。また、任意の材料の表面に、銅や銀がめっきされた材料を用いてもよい。この場合、めっきの膜厚は、高周波における表皮長よりも十分に厚いこと、具体的には表皮長の２０倍以上の厚さを有することが好ましい。
【００７７】
（第８実施形態）  次に、図１０を参照しながら、本発明に係る誘電率測定装置の第８実施形態について説明する。
【００７８】
図１０は、本発明の誘電率測定装置の第８実施形態を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態の誘電率測定装置８０は、バネ挿入孔に代えて円筒部材１１の延び方向に沿って円筒部材１１の端面と試料対向面１ａとの間を貫通するねじ孔８１ａ，８１ｂが用いられており、且つ試料固定機構が、ねじ孔８１ａ，８１ｂにそれぞれねじ係合されるねじ８２ａ，８２ｂで構成されている点で第１実施形態と相違する。
【００７９】
この場合、ねじ８２ａ，８２ｂを回転させることにより、試料収容部１内へのねじ８２ａ，８２ｂの突出量を調整することができる。従って、ねじ８２ａ，８２ｂの突出量を多くすることで、試料Ｓを確実に固定することができる。
【００８０】
なお、第３〜５の実施形態で用いたような環状突出部２５又は環状溝部２６が形成、あるいは、環状部材２７が固定された短絡板を第２及び第６〜８の実施形態の誘電率測定装置で用いてもよい。
【００８１】
また、円筒部材に形成されている試料収容部は、四角柱状に限らず、試料の形状に応じて、円柱形状、楕円柱形状、又は多角柱形状であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態においては、試料収容部１は、円筒部材１１の延び方向と直交する方向に円筒部材１１を貫通するように形成されており、２つスリット開口２，３が形成されているが、試料収容部は必ずしも円筒部材を貫通しなくてもよい。即ち、試料を挿入する開口が１つであってもよい。試料を挿入する開口が１つの場合は、開口から挿入した試料を固定するための溝、凹部などが、円筒部材内の開口に対向する位置に形成されていることが好ましい。この場合、試料のぐらつきを防止することができる。
【００８３】
なお、上記実施形態においては、筒状部材として円筒形状の円筒部材が用いられているが、筒状部材はこのように延び方向に直交する断面が円形であるものに限定されるものではない。例えば、筒状部材は、その延び方向に直交する断面の形状が楕円形状や多角形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の誘電率測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の誘電率測定装置を示す縦断面図である。
【図３】誘電率測定装置を備えた誘電率測定システムを示す概略図である。
【図４】本発明の誘電率測定装置の第２実施形態の断面図である。
【図５】本発明の誘電率測定装置の第３実施形態の断面図である。
【図６】本発明の誘電率測定装置の第４実施形態の断面図である。
【図７】本発明の誘電率測定装置の第５実施形態の断面図である。
【図８】本発明の誘電率測定装置の第６実施形態の断面図である。
【図９】本発明の誘電率測定装置の第７実施形態の断面図である。
【図１０】本発明の誘電率測定装置の第８実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…試料収容部、２、３…スリット開口、５、６…短絡板（短絡部材）、５ｂ、６ｂ…空洞対向面、７…空洞、１０…誘電率測定装置、１１…円筒部材（筒状部材）、１８…試料固定機構（試料固定手段）、２５…環状突出部、２６…環状溝部、２７…環状部材、Ｓ…試料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006208332.tif 000008
【図７】
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【図８】
2006208332.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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