(57)【要約】【課題】  種々の形状の試料について局所的な誘電率を測定できる誘電率測定装置及びこれを用いた誘電率測定方法を提供すること。【解決手段】  本発明は、筒状の本体部３ａ、及び本体部３ａの両端側に夫々設けられ本体部３ａとともに空洞５を形成する一対の側壁部３ｂ、３ｃを有し、一対の側壁部３ｂ、３ｃのうちの一方の側壁部３ｃが、貫通孔７を有し且つ測定用試料Ｓが配置される試料配置部１である空洞共振器１１と、空洞共振器１１の空洞５内に配置される柱状誘電体２を備え、柱状誘電体２の一端は貫通孔７に挿入される誘電率測定装置１０である。本発明によれば、試料Ｓが空洞共振器１１の外側に配置されても、試料Ｓの誘電率を測定可能であるため、種々の形状の試料Ｓについて局所的な誘電率を測定できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体部、及び前記本体部の両端側に夫々設けられ前記本体部とともに空洞を形成する一対の側壁部を有し、前記一対の側壁部のうちの一方の側壁部が、貫通孔を有し且つ測定用試料が配置される試料配置部である空洞共振器と、
前記空洞共振器の前記空洞内に配置される柱状誘電体とを備え、
前記柱状誘電体の一端は前記貫通孔に挿入されている、
ことを特徴とする誘電率測定装置。
【請求項２】
前記柱状誘電体が、前記貫通孔に挿入される挿入部と、前記挿入部に連結され前記空洞内に設けられる非挿入部とで構成され、前記非挿入部が前記挿入部よりも太い、請求項１に記載の誘電率測定装置。
【請求項３】
前記試料配置部が、前記貫通孔を含み前記試料が配置される薄肉部と、前記薄肉部を包囲し前記薄肉部よりも大きい厚さを有する厚肉部とで構成されている、請求項１又は２に記載の誘電率測定装置。
【請求項４】
筒状の本体部、及び前記本体部の両端側に夫々設けられ前記本体部とともに空洞を形成する一対の側壁部を有し、前記一対の側壁部のうちの一方の側壁部が、貫通孔を有し且つ測定用試料が配置される試料配置部である空洞共振器を備え、
前記試料配置部が、前記貫通孔を含み前記試料が配置される薄肉部と、前記薄肉部を包囲し前記薄肉部よりも大きい厚さを有する厚肉部とで構成されていることを特徴とする誘電率測定装置。
【請求項５】
筒状の本体部、及び前記本体部の両端側に夫々設けられ前記本体部とともに空洞を形成する一対の側壁部を有し、前記一対の側壁部のうちの一方の側壁部が、貫通孔を有し且つ測定用試料が配置される試料配置部である空洞共振器内の前記貫通孔からエバネッセント波を漏出させるエバネッセント波漏出工程と、
前記空洞共振器内の共振周波数及び無負荷Ｑ値を測定する第１測定工程と、
前記貫通孔に対向する位置に被測定試料を配置する試料配置工程と、
前記試料が前記貫通孔に対向する位置に配置されている状態で、前記空洞共振器内の共振周波数及び無負荷Ｑ値を測定する第２測定工程と、
前記第１測定工程と前記第２測定工程とで得られた測定結果から前記試料の誘電率を算出する誘電率算出工程と
を備えることを特徴とする誘電率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電率測定装置及びこれを用いた誘電率測定方法に関する。
【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に記載の誘電体の誘電率を測定方法では、試料挿入口から誘電体を挿入するために誘電体を棒状に加工する必要があった。このため、極めて硬質な材料などの加工が困難な誘電体のように、誘電体自体を所定の形状に成形することが困難なものについては誘電率を測定することができず、誘電率を測定できる対象が極めて制約されるものとなっていた。
【０００７】
また、測定される誘電率の値は、測定装置に装着された誘電体全体の平均的な誘電率であった。従って、試料の局所的な誘電率を測定することができず、試料における誘電率の分布を調べることができなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、種々の形状の試料について局所的な誘電率を測定できる誘電率測定装置及びこれを用いた誘電率測定方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明による誘電率測定装置は、筒状の本体部、及び前記本体部の両端側に夫々設けられ前記本体部とともに空洞を形成する一対の側壁部を有し、前記一対の側壁部のうちの一方の側壁部が、貫通孔を有し且つ測定用試料が配置される試料配置部である空洞共振器と、前記空洞共振器の前記空洞内に配置される柱状誘電体とを備え、前記柱状誘電体の一端は前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする。
【００１０】
この誘電率測定装置によれば、空洞共振器の空洞内に高周波の電力を入力すると、空洞内に所定の電磁界モードが発生する。このとき、試料配置部の貫通孔からエバネッセントな電磁界が空洞共振器の外側に漏れ出てくる。そして、空洞共振器の外側であって試料配置部の貫通孔に対向する位置に試料を配置し、空洞共振器における共振周波数と無負荷Ｑ値を求める。ここで、共振周波数と無負荷Ｑ値は、試料が配置される前と後で変化し、試料の誘電率はこれらの変化量に基づいて算出することができる。従って、試料が配置される前と後とで共振周波数および無負荷Ｑ値を比較し、これらの変化量を求めることで、試料の誘電率を算出することができる。このように、本発明によれば、試料が空洞共振器の外側に配置されても、試料の誘電率を測定することが可能である。このため、種々の形状の試料について誘電率を測定することができる。
【００１１】
また、貫通孔より空洞共振器の外側に漏れ出すエバネッセントな電磁界は、空洞共振器の外側に向かって指数関数的に減衰する。このため、エバネッセントな電磁界が存在する領域は、貫通孔近傍の狭い領域に限られる。従って、試料配置部に試料を配置すると、試料中の局所領域にエバネッセントな電磁界が入射され、このとき測定される共振周波数と無負荷Ｑ値は局所領域の誘電率を反映する。従って、本発明の誘電率測定装置によれば、試料における局所的な誘電率を算出することができ、試料における誘電率の均一性、誘電率の値の分布を調べることができる。
【００１２】
更に、空洞共振器内の電界は、誘電体がない場合に比べて誘電体中により多く集中する。これに伴い、空洞共振器の外に漏れ出てくるエバネッセントな電磁界の強度も増加する。このため、誘電率の小さい試料であっても、高精度に誘電率を測定することができる。
【００１３】
上記誘電率測定装置においては、前記柱状誘電体が、前記貫通孔に挿入される挿入部と、前記挿入部に連結され前記空洞内に設けられる非挿入部とで構成され、前記非挿入部が前記挿入部よりも太いことが好ましい。
【００１４】
この場合、柱状誘電体の非挿入部が挿入部よりも太いため、試料の重量による試料配置部の変形が十分に抑制される。従って、試料配置部の変形による共振周波数及び無負荷Ｑ値の変化が十分に抑えられ、試料についての誘電率の測定精度を向上させることができる。
【００１５】
また、前記試料配置部が、前記貫通孔を含み前記試料が配置される薄肉部と、前記薄肉部を包囲し前記薄肉部よりも大きい厚さを有する厚肉部とで構成されていることが好ましい。
【００１６】
試料配置部が薄ければ薄いほど貫通孔から漏れ出てくるエバネッセントな電磁界の強度が増加する。このため、上記のように試料配置部が、貫通孔を含む薄肉部と、これを包囲する厚肉部とで構成されていると、貫通孔に対向する位置に試料を配置する前後で共振周波数および無負荷Ｑ値の変化量が大きくなる。従って、誘電率の小さい試料の誘電率についても測定することができる。
【００１７】
また、試料載置部全体が薄くなっている空洞共振器と比較すると、肉厚の薄い部分が試料載置部の試料を配置する薄肉部に限られるので、試料載置部の機械的強度不足による変形を原因とする測定誤差を十分に小さくすることができる。
【００１８】
さらに、柱状誘電体が、試料配置部の貫通孔に挿入される挿入部と、挿入部に連結され空洞内に設けられる非挿入部とで構成され、非挿入部が前記挿入部よりも太いと、試料の重量による試料配置部の薄肉部の変形が十分に抑制される。従って、試料配置部の変形による共振周波数及び無負荷Ｑ値の変化が十分に抑えられ、試料についての誘電率の測定精度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の誘電率測定装置は、筒状の本体部、及び前記本体部の両端側に夫々設けられ前記本体部とともに空洞を形成する一対の側壁部を有し、前記一対の側壁部のうちの一方の側壁部が、貫通孔を有し且つ測定用試料が配置される試料配置部である空洞共振器を備え、前記試料配置部が、前記貫通孔を含み前記試料が配置される薄肉部と、前記薄肉部を包囲し前記薄肉部よりも大きい厚さを有する厚肉部とで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この誘電率測定装置によれば、空洞共振器内に電磁界を発生させると、空洞内に所定の電磁界モードが発生する。このとき、試料配置部の貫通孔からエバネッセントな電磁界が空洞共振器の外側に漏れ出てくる。そして、空洞共振器の外側であって試料配置部の貫通孔に対向する位置に試料を配置し、空洞共振器における共振周波数と無負荷Ｑ値を求める。ここで、共振周波数と無負荷Ｑ値は、試料が配置される前と後で変化し、試料の誘電率はこれらの変化量に基づいて算出することができる。従って、試料が配置される前と後とで共振周波数および無負荷Ｑ値を比較し、これらの変化量を求めることで、試料の誘電率を算出することができる。このように、本発明によれば、試料が空洞共振器の外側に配置されても、試料の誘電率を測定することが可能である。このため、種々の形状の試料について誘電率を測定することができる。
【００２１】
また、貫通孔より空洞共振器の外側に漏れ出すエバネッセントな電磁界は、空洞共振器の外側に向かって指数関数的に減衰する。このため、エバネッセントな電磁界が存在する領域は、貫通孔近傍の狭い領域に限られる。従って、試料配置部に試料を配置すると、試料中の局所領域にエバネッセントな電磁界が入射され、このとき測定される共振周波数と無負荷Ｑ値は局所領域の誘電率を反映する。従って、本発明の誘電率測定装置によれば、試料における局所的な誘電率を算出することができ、試料における誘電率の均一性、誘電率の値の分布を調べることができる。
【００２２】
更に、試料配置部が薄ければ薄いほど貫通孔から漏れ出てくるエバネッセントな電磁界の強度が増加する。このため、上記のように試料配置部が、貫通孔を含む薄肉部と、これを包囲する厚肉部とで構成されていると、貫通孔に対向する位置に試料を配置する前後で共振周波数および無負荷Ｑ値の変化量が大きくなる。従って、誘電率の小さい試料の誘電率についても測定することができる。
【００２３】
また、試料配置部全体が薄くなっている空洞共振器と比較すると、肉厚を薄くする部分が、試料配置部の試料が配置される薄肉部に限られるので、試料配置部の機械的強度不足によるたわみを起因とする測定誤差を十分に小さくすることができる。
【００２４】
本発明の誘電率測定方法は、筒状の本体部、及び前記本体部の両端側に夫々設けられ前記本体部とともに空洞を形成する一対の側壁部を有し、前記一対の側壁部のうちの一方の側壁部が、貫通孔を有し且つ測定用試料が配置される試料配置部である空洞共振器内の前記貫通孔からエバネッセント波を漏出させるエバネッセント波漏出工程と、前記空洞共振器内の共振周波数及び無負荷Ｑ値を測定する第１測定工程と、前記貫通孔に対向する位置に被測定試料を配置する試料配置工程と、前記試料が前記貫通孔に対向する位置に配置されている状態で、前記空洞共振器内の共振周波数及び無負荷Ｑ値を測定する第２測定工程と、前記第１測定工程と前記第２測定工程とで得られた測定結果から前記試料の誘電率を算出する誘電率算出工程とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の誘電率測定方法によれば、試料配置部の貫通孔からエバネッセントな電磁界が空洞共振器の外側に漏出される。そして、空洞共振器の外側であって試料配置部の貫通孔に対向する位置に試料を配置し、空洞共振器における共振周波数と無負荷Ｑ値を求める。ここで、共振周波数と無負荷Ｑ値は、試料が配置される前と後で変化し、試料の誘電率はこれらの変化量に基づいて算出することができる。従って、試料が配置される前と後とで共振周波数および無負荷Ｑ値を比較し、これらの変化量を求めることで、試料の誘電率を算出することができる。このように、本発明によれば、試料が空洞共振器の外側に配置されても、試料の誘電率を測定することが可能である。このため、種々の形状の試料について誘電率を測定することができる。
【００２６】
また、貫通孔より空洞共振器の外側に漏れ出すエバネッセントな電磁界は、空洞共振器の外側に向かって指数関数的に減衰する。このため、エバネッセントな電磁界が存在する領域は、貫通孔近傍の狭い領域に限られる。従って、試料配置部に試料を配置すると、試料中の局所領域にエバネッセントな電磁界が入射され、このとき測定される共振周波数と無負荷Ｑ値は局所領域の誘電率を反映する。従って、本発明の誘電率測定装置によれば、試料における局所的な誘電率を算出することができ、試料における誘電率の均一性、誘電率の値の分布を調べることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、種々の形状の試料について局所的な誘電率を測定できる誘電率測定装置及びこれを用いた誘電率測定方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る誘電率測定装置の好適な実施形態の主要構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す誘電率測定装置の縦断面図である。
【００３０】
図１及び図２に示すように、誘電率測定装置１０は、円筒状の空洞共振器１１と柱状誘電体２とを備えている。空洞共振器１１は、円筒状の本体部３ａと、本体部３ａの両端側に夫々設けられる一対の側壁部３ｂ、３ｃとを備えており、本体部３ａと一対の側壁部３ｂ、３ｃとによって空洞５が形成されている。一対の側壁部３ｂ、３ｃのうちの一方の側壁部３ｃは、貫通孔７を有する平板状の試料配置部１となっており、もう一方の側壁部３ｂは空洞共振器１１の底部となっている。
【００３１】
空洞５内には柱状誘電体２が設けられている。より具体的には、柱状誘電体２は、円筒状の本体部３ａの延び方向と同一方向に且つ試料配置部１に直交するように延びている。この柱状誘電体２の一端は、試料配置部１の貫通孔７に挿入されており、柱状誘電体２の他端は本体部３ａの底部３ｂの面に接触している。柱状誘電体２は、空洞５内に高周波電力を入力した場合に発生する電界を当該柱状誘電体２内に集中させる役割を有する。
【００３２】
なお、貫通孔７は試料配置部１の中央部に配置され、それに伴って、柱状誘電体２は、円筒状の本体部３ａの中心軸線を通るように延びている。このように貫通孔７が試料配置部１の中央部に配置されているのは、空洞５内に発生する種々の電磁界モードのうちＴＭ０１０モードを用いて誘電率を測定するためである。
【００３３】
空洞共振器１１を構成する試料配置部１、底部３ｂ及び本体部３ａに用いられる材料は、導電性を有する材料で構成されていれば特に限定されないが、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、例えば銀、銅、アルミニウム、真鍮などが挙げられる。
【００３４】
柱状誘電体２を構成する誘電体材料としては、アルミナ、マグネシア、ジルコニアなどの無機酸化物材料、炭化ケイ素、窒化ケイ素などのケイ素含有材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、フタル酸ジアリル系樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられる。これらの誘電体材料のなかでも、加工性、誘電損失が小さいなどの点から、アルミナが好ましい。
【００３５】
誘電率測定装置１０のより具体的な構成について、図３を参照して説明する。図３は、誘電率測定装置１０の構成を示す概略図である。図３に示すように、誘電率測定装置１０は、空洞共振器の本体部３ａに設けられる発信ループアンテナ端子８及び受信ループアンテナ９を有している。
【００３６】
発信ループアンテナ８は、高周波電源１２に電気的に接続されており、高周波電源１２から入力される高周波電流により空洞内に電磁界モードが形成されるようになっている。受信ループアンテナ９は検波装置１３に電気的に接続されており、空洞５内に発生している電界を受信して検波装置１３へ送るようになっている。検波装置１３は、空洞共振器内の各モードに対応する共振ピークの位置及びピーク強度の関係を求めるものであり、演算処理装置１４に電気的に接続されている。なお、演算処理装置１４における演算処理結果、即ち試料の誘電率の値は、モニタ装置１５により表示可能となっている。
【００３７】
次に、上記誘電率測定装置１０を用いた試料の誘電率測定方法について説明する。
【００３８】
試料Ｓの誘電率測定にあたっては、まず、試料Ｓが空洞共振器１１に装着されていない状態で、空洞５内に生じる共振特性を測定する。そのためには、空洞共振器１１の発信ループアンテナ端子８を通じて高周波電源１２から高周波電力を印加し、空洞共振器１１の空洞５内にマルチモードの共振を発生させる。これにより、貫通孔７よりエバネッセント波を漏出させる（エバネッセント波漏出工程）。
【００３９】
そして、空洞共振器１１の受信ループアンテナ端子９を通じて、空洞５内に発生している電界を受信して検波装置１３へ送る。検波装置１３では、各モードに対応した共振ピークの位置及びピーク強度の関係が得られる。そこで、試料Ｓが装着されていない状態でのＴＭ０１０モードの共振周波数ｆｏ及び無負荷Ｑ値Ｑｏを決定する（第１測定工程）。
【００４０】
次に、試料Ｓを空洞共振器１１の外側であって試料配置部１上の貫通孔７に対向する位置に配置する（試料配置工程）。なお、試料Ｓは試料配置部1上で安定して配置するために平坦面を有している。
【００４１】
そして、試料Ｓが空洞共振器１１の試料配置部１上に載置された状態で、ＴＭ０１０モードの共振周波数ｆｓ及び無負荷Ｑ値Ｑｓを決定する（第２測定工程）。
【００４２】
上記測定で得られる共振周波数ｆｏ、無負荷Ｑ値Ｑｏ、共振周波数ｆｓ、無負荷Ｑ値Ｑｓとから試料Ｓの誘電率を算出する（誘電率算出工程）。ここで、共振周波数と無負荷Ｑ値は、試料Ｓが配置される前と後で変化し、試料Ｓの誘電率はこれらの変化量に基づいて算出することができる。従って、試料Ｓが配置される前と後とで共振周波数および無負荷Ｑ値を比較し、これらの変化量を求めることで、試料Ｓの誘電率を算出することができる。なお、誘電率の算出は、検波装置１３から送られる出力データに基づき演算処理装置１４で行われ、演算処理結果がモニタ装置１５に表示される。
【００４３】
このように、誘電率測定装置１０によれば、試料Ｓが空洞共振器１１の外側に配置されても、試料Ｓの誘電率を測定することが可能である。このため、空洞共振器１１内に挿入するために試料Ｓを特別な形状に加工する必要がなくなり、加工が困難な試料についても誘電率の測定が可能である。よって、誘電率測定装置１０によれば、種々の形状の試料について誘電率を測定することができる。
【００４４】
また、貫通孔７より空洞共振器１１の外側に漏れ出すエバネッセントな電磁界は、空洞共振器１１の外側に向かって指数関数的に減衰する。このため、エバネッセントな電磁界が存在する領域は、貫通孔７近傍の狭い領域に限られる。従って、試料配置部１に試料Ｓを配置すると、試料Ｓ中の局所領域にエバネッセントな電磁界が入射され、このとき測定される共振周波数と無負荷Ｑ値は局所領域の誘電率を反映する。従って、誘電率測定装置１０によれば、試料Ｓにおける局所的な誘電率を算出することができる。よって、試料配置部１の上で試料Ｓを移動させ、移動させるたびごとに試料Ｓについての誘電率を測定することによって、試料Ｓにおける誘電率の均一性、誘電率の値の分布を調べることができる。
【００４５】
更に、空洞共振器１１内の電界は、柱状誘電体１２がない場合に比べて誘電体１２中により多く集中する。これに伴い、空洞共振器１１の外に漏れ出てくるエバネッセントな電磁界の強度も増加する。このため、誘電率の小さい試料であっても、高精度に誘電率を測定することができる。
【００４６】
また、空洞共振器１１の試料配置部１の試料が配置される面は平坦面となっているので、試料Ｓを試料配置部１の平坦面上に載置して誘電率を測定する場合、試料Ｓを安定して載置することができる。従って、試料Ｓが不安定な状態で載置されることによる測定誤差を十分に小さく抑えることができる。
【００４７】
（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。
【００４８】
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る。図４に示すように、本実施形態の誘電率測定装置２０は、柱状誘電体２が試料配置部１の貫通孔７に挿入される挿入部２ａと、挿入部２ａに連結され空洞５内に設けられる非挿入部２ｂとで構成されており、且つ非挿入部２ｂが挿入部２ａよりも太くなっている点で第１実施形態の誘電率測定装置１０と相違する。
【００４９】
誘電率測定装置２０によれば、柱状誘電体２の非挿入部２ｂが挿入部２ａよりも太くなっているため、試料配置部１上に試料Ｓを載置した際に、試料Ｓの重量による試料配置部１の変形が十分に抑制される。従って、誘電率測定装置２０によれば、試料配置部１の変形による測定誤差が十分に抑えられ、試料Ｓについての誘電率の測定精度を向上させることができる。
【００５０】
（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。
【００５１】
図５は、本発明に係る誘電率測定装置の第３実施形態を示す切断面端面図である。図５に示すように、本実施形態の誘電率測定装置３０は、試料配置部１が以下のように構成されている点で第２実施形態の誘電率測定装置２０と相違する。
【００５２】
即ち本実施形態の誘電率測定装置３０では、試料配置部１は、試料Ｓが載置される薄肉部１ａと、薄肉部１ａを包囲し薄肉部１ａよりも大きい厚さを有する厚肉部１ｂとで構成されている。ここで、薄肉部１ａは貫通孔７を有している。
【００５３】
このように、貫通孔７の周辺に薄肉部１ａを形成し、薄肉分１ａをこれを包囲する厚肉部１ｂより薄くすると、高い強度を持ったエバネッセントな電磁界が貫通孔７から漏れ出てくる。このため、試料Ｓを試料配置部１に配置していない状態から配置した状態にしたときに生じる空洞５内の電磁界モードの変化量を大き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で測定できたり、誘電率の低い試料についてもより高感度で誘電率を測定できたりする利点がある。
【００５４】
これに対し、試料配置部１に薄肉部１ａを設けることで試料配置部１の一部分を薄くすると、試料配置部１の機械的強度が低下する傾向があり、過度に薄い部分を有する試料配置部１に試料Ｓを載置すると、試料Ｓの重量によって試料配置部１が変形し、この変形に起因して測定誤差が生じるおそれがある。このような測定誤差は、特に機械強度が低い材料を試料配置部１に使用した場合に生じ得る。
【００５５】
本実施形態の誘電率測定装置３０においては、図５に示すように、柱状誘電体２の非挿入部２ｂが挿入部２ａよりも太くなっている。このため、誘電率測定装置３０によれば、試料Ｓが、薄肉部１ａ上に載置されても、試料Ｓの重量による試料配置部１の変形が十分に抑制される。
【００５６】
以上より、誘電率測定装置３０によれば、試料配置部１の変形を十分に防止しながら、貫通孔７の周辺の肉厚を十分に薄くすることができる。このため、試料Ｓについて誘電率の測定精度を向上させることができる。
【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実施形態を示す切断面端面図である。図６に示すように、本実施形態の誘電率測定装置４０は、柱状誘電体１２を有していない点で第３実施形態の誘電率測定装置３０と相違する。
【００５９】
この誘電率測定装置４０であっても、試料Ｓが空洞共振器１１の外側に配置される場合に、試料Ｓの誘電率を測定することは可能である。このため、空洞共振器１１内に挿入するために試料Ｓを特別な形状に加工する必要がなくなり、加工が困難な試料についても誘電率の測定が可能である。従って、誘電率測定装置４０によれば、種々の形状の試料について誘電率を測定することができる。
【００６０】
また、貫通孔７より空洞共振器１１の外側に漏れ出すエバネッセントな電磁界は、空洞共振器１１の外側に向かって指数関数的に減衰する。このため、エバネッセントな電磁界が存在する領域は、貫通孔７近傍の狭い領域に限られる。従って、試料配置部１に試料Ｓを配置すると、試料Ｓ中の局所領域にエバネッセントな電磁界が入射され、このとき測定される共振周波数と無負荷Ｑ値は局所領域の誘電率を反映する。従って、誘電率測定装置１０によれば、試料Ｓにおける局所的な誘電率を算出することができる。よって、試料配置部１の上で試料Ｓを移動させ、移動させるたびごとに試料Ｓについての誘電率を測定することによって、試料Ｓにおける誘電率の均一性、誘電率の値の分布を調べることができる。
【００６１】
誘電率測定装置４０においては、試料配置部１の一部である薄肉部１ａが十分な機械的強度を有する材料（例えば銅など）で構成されることが好ましい。この場合、試料Ｓの重量が大きくなっても、試料配置部１の変形による測定誤差を十分小さく抑えることができ、測定精度を向上させることができる。
【００６２】
本発明は、上記第１〜第４実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態の誘電率測定装置では、円筒状の空洞共振器が用いられているが、これは、加工が容易であるという理由に基づくものである。従って、本発明の誘電率測定装置に用いる空洞共振器の形状は、必ずしも円筒状に限られるものではない。例えば本発明の誘電率測定装置に用いる空洞共振器の形状は、楕円形又は多角形の断面を有する筒状であってもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、被測定試料の誘電率を算出するために、空洞５内の電磁界モードとしてＴＭ０１０モードが利用されているが、誘電率の算出に利用する電磁界モードはＴＭ０１０モードに限られず、ＴＭ０１０モード以外の電磁界モードであってもよい。この場合、空洞共振器の側壁部に形成する貫通孔の位置は、電界モード又は磁界モードの振幅が最大となる位置とすることが好ましい。これにより、その貫通孔から高強度のエバネッセントな電磁界を漏出させて、試料の誘電率を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る誘電率測定装置の第１実施形態における主要構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す誘電率測定装置の縦断面図である。
【図３】本発明に係る誘電率測定装置の具体的な構成を示す概略図である。
【図４】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る。
【図５】本発明に係る誘電率測定装置の第３実施形態を示す切断面端面図である。
【図６】本発明に係る誘電率測定装置の第４実施形態を示す切断面端面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…試料配置部（側壁部）、１ａ…薄肉部、１ｂ…厚肉部、２…柱状誘電体、２ａ…挿入部、２ｂ…非挿入部、３ａ…本体部、３ｂ…底部（側壁部）、５…空洞、７…貫通孔、１０、２０、３０、４０…誘電率測定装置、１１、３３…空洞共振器、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】
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