(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ガイド構造体及びこれに連結される信号源を備え、前記ガイド構造体は、更に、開口部を規定する開口端を有し、信号源で生成された電磁信号をこれを通して前記開口部から離隔配置された対象物に伝送し、これを介して対象物から反射された電磁場が前記開口部で受け取られ、更に、
前記開口部の前記ガイド構造体から外側に延在するフランジを備え、前記フランジは、前記フランジの１または複数の縁部からの、及び、前記開口部で受けた、好ましくない電磁的散乱を低減するように成形された一以上の連続的湾曲縁部マージンを有し、前記ガイド構造体は、前記開口部が受けた反射電磁場をサンプリングのためにレシーバに連結するのに適し、前記レシーバは、対象物から反射した電磁場のサンプルに基づいて対象物の少なくとも１つの材料特性を確定するためにプロセッサに連結するのに適すると共に、
前記フランジは、前面及び後面を有し、前記前面は、電磁信号が対象物に伝送されたときに前記対象物に対面し、前記後面は、前記フランジの前面に望ましくない電磁エネルギが戻るのを禁止する表面変化を有する、開放端導波管装置。
【請求項２】
前記フランジは、前記開口部の近部から前記一以上の連続的湾曲縁部マージンの近部まで全体的に平坦である、請求項１の導波管装置。
【請求項３】
前記一以上の連続的湾曲縁部マージンは、前記フランジが、無限フランジとして機能するように構成する、請求項１又は２に記載の導波管装置。
【請求項４】
前記フランジは、導電性金属を備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の導波管装置。
【請求項５】
アンテナにより、電磁信号を伝送し、前記電磁信号は対象物に投射するマイクロ波電磁エネルギを備え、
アンテナにより、対象物から反射した電磁場を受け、前記アンテナは、外方に延びるフランジを有し、前記フランジは、アンテナで受けた電磁場の、前記フランジによる散乱を減少するように画定したフランジの幾何学形状にしたがって成形された１以上の平滑化縁部マージンを有し、更に、
受けた電磁場に基づいて前記対象物の材料特性を測定すると共に、
前記フランジは、前面及び後面を有し、前記前面は、電磁信号が対象物に伝送されたときに前記対象物に対面し、前記後面は、前記フランジの前面に望ましくない電磁エネルギが戻るのを禁止する表面変化を有する、対象物の材料特性を測定する方法。
【請求項６】
前記フランジは、前記アンテナの近部で平坦で、前記フランジの幾何学形状の画定は、前記フランジの少なくとも２つの対向する平滑化縁部マージンを湾曲するように規定することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
更に、測定すべき材料特性の所要の精度の機能としてアンテナのフランジの幾何学形状を規定することを備える、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記材料特性は、厚さ、複素誘電率、及び、複素透磁率の少なくとも１つを備える、請求項５から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
信号源を連結した開放端導波管を備え、前記導波管は開口部を規定し、この開口部を介して信号源で生成された電磁信号が、前記開口部から離隔配置された対象物に伝送され、この開口部を介して、前記対象物から反射した電磁場が前記開口部で受け取られ、
前記開口部で導波管から外方に延びるフランジを備え、前記フランジは、前記フランジの１または複数の縁部からの、及び、前記開口部で受けた電磁界散乱を減少する一以上の連続的先細り縁部マージンを有し、更に、
前記開口部で受けた反射電磁場の機能として、前記対象物の少なくとも１つの材料特性を測定するための推測アルゴリズムを実行するように構成されたプロセッサを備え、
前記フランジは、前面及び後面を有し、前記前面は、電磁信号が対象物に伝送されたときに前記対象物に対面し、前記後面は、前記フランジの前面に望ましくない電磁エネルギが戻るのを禁止する表面変化を有する、非破壊検査用システム。
【請求項１０】
前記材料特性は、厚さ、複素誘電率、及び、複素透磁率の少なくとも１つを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記信号源は、対象物を照明する電場源を備え、前記電場は、極超短波周波数よりも大きな周波数を有し、これにより照射された対象物から反射される電磁エネルギを有する、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フランジは、前記開口部の近部で全体的に平坦であり、前記フランジの少なくとも２つの対向する連続的先細り縁部マージンは、湾曲している、請求項９から１１のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１３】
前記一以上の連続的先細り縁部マージンは、前記フランジが、無限フランジとして機能するように構成する、請求項９から１２のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記開口部で受けた反射電磁場の機能として前記対象物を表示する多次元プロフィルを生成するように構成され、更に、前記プロセッサに作動可能に接続され、これにより生成された多次元プロフィルの画像を表示するディスプレイを備え、前記多次元プロフィルは、前記対象物の複素誘電率、前記対象物の複素透磁率、及び、前記対象物の厚さの少なくとも２つを備える、請求項９から１３のいずれか１つに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦の支援を受ける研究及び開発に関する陳述）
本発明は、国防省により裁定された契約第ＦＡ８１１７−１２−Ｃ−０００４にしたがって政府の支援でなされたものである。政府は、本発明について特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
開放端矩形導波管プローブは、マイクロ波及びミリ波非破壊検査及び評価の分野における多くの用途に対して実証された実用性を有する。このような検査及び評価は、三次元画像化、クラック検出、及び、材料特性解析を含む。多くの事例では、材料特性解析のために開放端矩形導波管を使用することが、検査する材料をカットして伝送線またはキャビティの内側に適合するように成形することが要求される装荷輸送用導管（loaded transmission line）またはキャビティ技術のような他の技術よりも好まれている。
【０００３】
図１は、材料の電気及び磁気（複素誘電及び透過率）特性の測定に使用するプローブ１００を示す。プローブ１００は、有限フランジ１０６を有する開放端導波管１０２を備える。作動の際、信号源が導波管にマイクロ波信号を送り、導波管は次に検査すべき対象物に入射するマイクロ波電磁エネルギを伝送する。マイクロ波電磁エネルギは、導波管の開口端の前部に配置した対象物を、対象物の誘電特性に基づいて貫通する。クラック及び他の表面変化は誘電特性に影響を及ぼし、したがってプローブにより検出可能である。
【０００４】
材料特性評価に使用するときに、プローブ１００等の従来の開放端矩形導波管プローブは、許容精度を得るために、最適化アルゴリズムと共に強固な全波電磁気的モデルを必要とする。このような電磁気的モデルは、誘電体構造体内に放射する導波管の開口部に反射係数を提供する。しかし、薄くかつ低損失材料の誘電特性及び厚さを測定するとき、特に、これらがより厚くかつ損失性誘電体を内包する構造体内に埋設されているときは、モデリング及び／または反射係数の測定におけるいかなる小さな誤差も、誘電率または厚さの推定に許容できない誤差を生じることがある。
【０００５】
電磁モデルが生成された高次モードに相当し、全体的に正確な場合でも、有限フランジ１０６は、層状誘電複合構造体内の１または複数の層の誘電率及び／または厚さの推定における誤差の大部分の原因となる。これは、モデルが無限フランジを前提とし、一方、測定は、通常、標準の有限フランジを有する導波管を使用して実行されるためである。更に、広範囲に及ぶ測定を通して、有限フランジ１０６の悪影響が、誘電率または厚さの見積もり、特に薄くかつ低誘電率で低損失材料に対してより顕著となる。この悪影響は、更に、導体で支持した複合構造について更に顕著である。
【０００６】
したがって、従来の開放端矩形導波管を使用して測定を実行するときに、非常に大きなフランジを使用することがしばしばある。そうでなければ、検査は主として損失材料に制限しなければならず、または、フランジ１０２で導入される誤差が測定不良の原因となる。換言すると、低損失材料特性の正確な測定は、プローブ１００のような従来の開放端矩形導波管では行うことができない。損失性誘電体シートは、フランジ効果を低減するための連結媒体として使用することができるが、この追加の損失性シートで導入される必要以上の減衰が、測定感度を低減する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様は、有限フランジからの縁部反射の効果を緩和する支援をなす。フランジの幾何学形状を修正することにより、本発明の態様は、比誘電率及び損失正接の計算を用いるときに材料（及び幾何学的）特性評価の精度を改善することができる。
【０００８】
簡単に説明すると、本発明の態様を具体化する開放端導波管装置は、中空のガイド構造体及びこれに連結される信号源を有する。ガイド構造体は、更に、開口部を画定する開口端を有し、信号源で生成された電磁信号がこの開口部を通って、開口部から離隔した位置の対象物に伝送される。更に、対象物から反射した電磁場をこの開口部で受ける。この装置は更に開口部にフランジを有する。２つまたはそれ以上のフランジ縁部が、これらの縁部により電磁場の望ましくない散乱を低減するように成形される。ガイド構造体は、開口部が受けた反射電磁場をサンプリングするためにレシーバに連結されるのに適しており、このレシーバは、対象物から反射したサンプルの電磁場に基づいて対象物の少なくとも1つの材料特性を測定するプロセッサに連結するのに適している。
【０００９】
１の態様では、対象物の材料特性の測定方法は、測定すべき材料特性の機能としてアンテナのフランジの幾何学形状を画定し、対象物に入射するマイクロ波電磁エネルギを含む電磁信号をアンテナで伝送する。この方法は更に、対象物から反射した電磁場をアンテナで受けることを含む。このアンテナは、これから外方に延びるフランジを有し、フランジの幾何学形状にしたがって、フランジの１または複数の縁部により、アンテナが受けた電磁場の散乱を防止するように成形される。更に、当該方法は、対象物の材料特性を、受けた電磁場に基づいて測定することを含む。
【００１０】
他の態様では、非破壊検査のためのシステムが、連結した信号源を有する開放端導波管を有する。導波管は開口部を有し、この開口部を通して信号源で生成された電磁信号が開口部から離隔した位置の対象物に伝送され、この開口部を対象物から反射した電磁場が通り、開口部で受信される。開口部で受けた電磁場の散乱をこのフランジの１または複数の縁部により防止するように成形されたフランジが、開口部において導波管から外方に延びる。このシステムは、更に、開口部で受けた反射電磁場の機能として対象物の少なくとも1つの材料特性を測定する推定アルゴリズムを実行するように構成されたプロセッサを有する。
【００１１】
この概要は、以下の詳細な説明に記載を簡略化した形態で概念の選択を導入するものである。この概要は、請求の範囲に記載の主題の鍵となる特徴または本質的な特徴を特定するためのものではなく、請求の範囲の主題の範囲を規定するための支援をなすものでもない。
【００１２】
他の特徴は、一部において明らかであり、一部について以下に指摘する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来技術による有限フランジを有する開放端導波管を示す。
【図２】図２は、図1の有限フランジ導波管が放射する薄肉誘電体シートの内側の電磁場強度の例を示す。
【図３】図３は、本発明の実施形態による例示的な検査装置のブロック図である。
【図４】図４は、図３の検査装置に使用する有限フランジ付き開放端導波管装置を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、図４の有限フランジ導波管装置の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４の有限フランジの立面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４の有限フランジの立面図である。
【図６】図６は、図４の有限フランジ導波管が放射する薄肉誘電シートの内側の例示的な電場強度を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、無限フランジ、従来のフランジ及び図４のフランジに対する例示的な表面電流密度を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、無限フランジ、従来のフランジ及び図４のフランジに対する例示的な表面電流密度を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、無限フランジ、従来のフランジ及び図４のフランジに対する例示的な表面電流密度を示す。
【図８】図３の検査装置に使用する開放端導波管の他の実施形態を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、図３の検査装置に使用する開放端導波管の他の実施形態を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図３の検査装置に使用する開放端導波管の他の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図中、対応する参照符号は対応する部材を示す。
【００１５】
上述のように、図１のプローブ１００は、有限フランジ１０６付き開放端導波管（open-ended waveguide）１０２を備える。操作中、信号源が導波管にマイクロ波信号を供給し、導波管は次に、検査すべき対象物に入射するマイクロ波電磁エネルギを伝送する。マイクロ波電磁エネルギは、対象物の誘電特性に基づいて、導波管の開口端の前部に配置した対象物を貫通する。材料特性の変化、例えば誘電特性及び厚さ等は、このようにプローブで検出可能である。
【００１６】
使用に際し、導波管は例えばシートの材料特性を測定するために薄肉シートに放射する。図２は、誘電体シートの内側の例示的な電場強度（例えば分布）を示す。示すように、フランジ縁部の効果は、導波管内に戻る望ましくない電場のある程度を散乱または反射させることである。電場の散乱は、導波管１０２内の電場の優先的な極性により、フランジ１０６の頂部及び底部縁部でより強い。
【００１７】
更に、Ｘバンド等のマイクロ波及びミリ波周波数バンドにわたるベクトル反射係数に対する有限フランジ１０６の効果の分析は、理想的なモデル対する大きな誤差を明らかにする（すなわち、無限フランジを考慮して）。比較的大きなサンプル（例えば、１５０ｍｍ  ×  １５０ｍｍ  ×  ０．４８ｍｍの誘電体シート）に対する反射係数は、比較的小さなサンプル（例えば、７５ｍｍ  ×  ７５ｍｍ  ×  ０．４８ｍｍの誘電体シート）に対する反射係数と相違する。中間バンド波長の一般的用語では、比較的大きくかつ薄いサンプル（例えば、５λ０  ×  ５λ０  ×  ０．０１６λ０、ここにλ０は中間バンドの波長である）は、比較的小さくかつ薄いサンプル（例えば、２．５λ０  ×  ２．５λ０  ×  ０．０１６λ０）の反射係数と相違する。しかし、理想的なモデルと比較すると、有限フランジサイズにより、反射係数の誤差は、有限サンプルサイズによるものよりもより大きい。更に、分析は、サンプルサイズの効果は、誘電体がより大きな損失（例えば、損失tanδ  ＝  ０．０１に比較して損失tanδ  ＝  ０．１）を有するときに、サンプルサイズの効果が最小であることを示す。換言すると、当業者であれば、有限フランジ１０６は、マイクロ波非破壊検査において主要かつ重大な誤差の原因である。
【００１８】
測定時における有限フランジ１０６の効果に対する修正または補償するために種々の技術を採用することができるが、本発明の態様はより効果的である。１つの修正技術は、導波管１０２の反射係数に合わせる多項式フィティングを利用する。この多項式フィッティングは検査される誘電体構造に依存することで望ましくない。したがって、誘電体シートが既知のときの制限された利用に対して、多項式の当て嵌めを実行することができる。しかし、一般的に、多項式当て嵌め修正は、単なる数学的修正であり、フランジ１０６の縁部における散乱を減少すること、または、フランジ１０６における電流密度経路  を変更することはできない。この方法では、既知の修正は普遍的に適用されず、特定の測定シナリオに特別に適用すべきである。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態による例示的な検査装置のブロック図である。信号源３０４はプローブ３０８にマイクロ波信号を提供し、このプローブは次に、検査すべき対象物３１０に入射するマイクロ波電磁エネルギを伝送する。実施形態では、信号源３０４は対象物を照明する電場源を備える。電場は、極超短波より大きな周波数を有しかつこれを照射される対象物から反射されるマイクロ波またはミリ波電磁エネルギ等の電磁エネルギを備える。
【００２０】
プローブ３０８で伝送されたマイクロ波電磁エネルギは、対象物の誘電特性に基づいて導波管の開口端の前部に位置する対象物３１０を貫通する。実施形態では、対象物３１０は、薄肉の誘電体シートである。他の実施形態では、対象物３１０は、多数の層を備える。
【００２１】
更に、対象物３１０から反射した電磁場は、プローブ３０８が受ける。プローブ３０８は、プローブが受けた反射電磁場をサンプリングするレシーバ３１４に連結されるようになっている。レシーバ３１４は、対象物から反射したサンプルの電磁場に基づいて対象物３１０の少なくとも１つの材料特性を測定するプロセッサ３１６に連結されるように適応させてある。１の実施形態では、プロセッサ３１６は、開口部で受けた反射電磁場の機能として、対象物の少なくとも１つの材料特性を測定するための推定アルゴリズムを実行する。例えば、材料特性は、厚さ、複素透磁率、及び／または、複素誘電率である。
【００２２】
他の実施形態では、プロセッサ３１６は、反射した電磁場の機能として対象物を表す多次元プロフィル（multi-dimensional profile）生成するように構成され、更に、これにより生成された多次元プロフィルの画像を表示するためのプロセッサに作動可能に接続されたディスプレイ３１８を有する。多次元プロフィルは、例えば、対象物の複素誘電率、対象物の透磁率、及び、対象物の厚さの少なくとも２つを含む。
【００２３】
図４を参照すると、プローブ３０８は、開口部４０４を有する端部を開口した中空ガイド構造体４０２を備える。ガイド構造体４０２は、開口部４０４を画定する開口端を有し、この開口部を通して、開口部４０４から離隔した位置に配置される対象物３１０に、信号源３０４により生成される電磁信号を伝送する。図示のように、中空ガイド構造体４０２は、矩形の導波管を備え、すなわち、開口部４０４は実質的に矩形である。しかし、開口部４０４は、矩形、方形、円形、楕円形または他の断面形状を有することが可能なことも意図するものである。使用に際し、導波管は、電磁エネルギを信号源３０４から、例えば薄肉シート（すなわち、対象物３１０）に放射し、このシートの材料特性を測定する。本発明の態様によると、図４は、図３の検査装置に使用するための、有限フランジ４０６を有する開放端導波管を示す。
【００２４】
更に、対象物３１０から反射した電磁場は、開口部４０４を介してガイド構造体４０２が受け、このガイド構造体４０２は、開口部４０４で受けた反射電磁場をサンプリングするレシーバ３１４に連結されるように適応されている。
【００２５】
この実施形態におけるフランジ４０６は、開口部４０４で外方（例えば、横方向）に延びる。本発明の態様では、フランジ４０６は、機能的に無限フランジに近似するように構成されている。フランジ４０６は、例えば導電性金属で構成されまたは覆われており、開口部４０４で受けた電磁場の散乱を抑制するように成形されている。この実施形態に示すように、フランジ４０６は外方に三次元的に延び、機能的に無限フランジに近似する。フランジ４０６の１または複数の縁部に起因する何らかの散乱は、有限フランジ１０６に起因する散乱よりも著しく減少し、したがって、有限フランジ開放端導波管は、図４に示すように、改善された精度を提供する。
【００２６】
本発明の態様を具体化する導波管３０８の全体的な幾何学形状は、図５Ａ〜５Ｃに示してある。図示の実施形態におけるフランジ４０６は、全体的に矩形形状で、近接する開口部４０４が全体的に平坦状である。また、実施形態では、フランジ４０６の少なくとも２つの対向する縁部マージンが、湾曲し、フランジの縁部における散乱を抑制する点で有益である。フランジ４０６の湾曲した縁部マージンは、例えば指数関数にしたがって湾曲する。他の実施形態では、湾曲した縁部マージンは、丸められた曲線を有する。更に他の実施形態では、湾曲した縁部マージンは、楕円曲線を有する。
【００２７】
フランジの縁部における散乱を低減するため、フランジ４０６は、１または複数の「平滑化」縁部マージンを有することが有益である。導波管開口部寸法は、符号ａおよび符号ｂで、それぞれ導波管の広い部分および狭い部分の寸法に相当する。フランジ４０６の縁部の幾何学形状は通常の有限フランジと相違しており、この実施形態では、標準の直角縁部を、全体的に、半径ｒｔ及びｒｐの楕円断面で置き換えてあり、縁部で滑らかな幾何学的形状の遷移部を提供している。半径ｒｔは導波管内で波の伝搬方向を横断する横方向を指す。逆に、ｒｐは、波の伝搬方向に平行な方向を指す。
【００２８】
図５Ａ〜５Ｃに示すこの楕円状の先細り幾何学形状は、以下に示すように、フランジ縁部における望ましくない反射を著しく減少する。フランジの前部（開口部の平面）の４つの縁部、及び、フランジの後部（送り方向で導波管が当たる部位）の４つの縁部の全体的な幾何学形状は同じでなくともよいことを意図する。更に、図示の実施形態では、全てのフランジ縁部は、同じ半径を有する。寸法Ｆｘ（Ｈ平面方向）及びＦｙ（Ｅ平面方向）は、プローブの底面積（footprint）を示し、一方、Ｆｔはフランジの厚さを示す。ねじ孔の位置は、標準の導波管のフランジと適合し、導波管を互いに接続し及び／またはベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）の校正に必要な導波路負荷（waveguide load）に接続する等の同じ機能を実現する。
【００２９】
他の実施形態では、フランジ４０６の縁部マージンが丸められている。典型的な平滑化は、フランジ４０６の縁部を異なる径に丸めることを含む。例えば丸められた縁部の径は約４ｍｍから約２０ｍｍである。例えば、図２に比較して、図６は、丸められた縁部を有する有限フランジ導波管が放射する薄肉誘電体シートの内側の電場強度の例を示す。電場の分布における外乱は、径が大きくなる（例えばフランジ縁部がより滑らかになる）につれて減少する。したがってフランジの幾何学形状が、例えば丸めを取り込むように変更すると、通常のフランジ（例えば、フランジ１０６）の頂部及び底部の縁部は、誤差を減少する。
【００３０】
図７Ａ〜７Ｃは、それぞれ、無限フランジ導波管、標準の導波管（プローブ１００等）、及び、図４の導波管の例示的な表面電流密度を示す。図７Ａ〜７Ｃの電流密度は、同じスケールに正常化しており、異なる幾何学形状間での１対１の比較を提供する。理想的な無限フランジ（図７Ａ）に対する表面電流密度のグラフの先端は切り取られ（、したがって、単フランジと同様に同じ開口サイズに図表化することができる。無限フランジに対して、電流密度は、開口部から滑らかに移行する。電流分布は、周波数が増加すると大部分の電流がフランジ上のわずかに狭い領域に制限されることを除いて、全体的に周波数に関わりなく分布する。更に、大部分の電流フロー（すなわち、図７Ａ〜７Ｃに垂直に）は、ＴＥ１０（基本導波管モード（dominant waveguide mode））電場極性形成の方向に対応する。
【００３１】
フランジ１０６等の標準のフランジ上の表面電流密度（図７Ｂ参照）は、無限フランジの表面電流密度に密に一致するものではない。電流密度分布における顕著な変化は、フランジ縁部の不連続で生成される強い反射によるものである。フランジ及び周囲環境の直前の場同士の波動インピーダンスの不一致は、この不連続を生じさせ、この結果反射波となる。更に、より少ない範囲にも関わらず、フランジのねじ孔も、電流密度の経路を乱す。多重反射波（フランジ縁部及びねじ孔から）のコヒーレント加算は、各周波数に対して特有の緩衝パターンを形成する。更に、最大電流密度の外乱は、４つの縁部の全てで見られる。周波数バンドの上端で、定常波の強さは低下し、ＴＥ１０モード電場極性形成の方向に優勢である。これは、フランジが電気的により大きく見え（動作する波長は短い）、無限フランジの場合に見えたように、より高い周波数の電流分布は、フランジのより狭い部分に集中する傾向があるという事実によるものである。標準の正面電流密度の観察で、有限サイズのフランジの効果は、作動周波数に強く依存している。
【００３２】
比較のため、それぞれ図７Ａ及び図７Ｃに示すように、無限フランジ導波管及び図４の導波管に対する表面電流密度は非常に近似しており、本発明の態様にしたがうプローブ３０８から得られる結果が改善されていることを示す。
【００３３】
フランジ１０６の縁部のように、標準のフランジ縁部の効果は、導電体で裏当てした誘電体シートまたは層状複合体に対してより顕著であり、その理由は、フランジ及びサンプルの導電体の裏当ての組合せは、電磁波をフランジの縁部に導く平行板伝送ラインを形成するためである。本発明の態様を具現する湾曲したフランジ縁部は、電磁波の散乱を顕著に減少させ、その理由は、有利に、フランジ縁部における不連続性が顕著に減少するためであり、これは、更に、フランジ縁部による反射を減少させる結果となる。湾曲フランジの縁部の径が増大すると、反射係数は、理想ケースにより密に追従する。誘電特性の再計算に理論的モデルを使用するときに、理想ケースに密に追従する反射計数を有することが有益であり、その理由は、材料特性の推定に使用される理論モデルは、フランジ縁部からの反射信号を前提としていない、無限フランジを前提とするためである。
【００３４】
図８を参照すると、実施形態では、フランジ４０６が前面８０８及び後面８１０を有する。この実施形態では、前面８０８は、電磁信号が伝送されるときに、対象物３１０に対向する。後面８１０は、フランジ４０６の前面８０８に望ましくない電磁エネルギが戻るのを禁止するための表面変化（surface variation）を有する。例えば、後面８１０は複数の溝８１２（例えば、湾曲、矩形、または、Ｖ字状）をその中に形成してある。他の実施例では、表面変化は、吸収性材料のコーティング等のコーティングを有する。溝または吸収材コーティングは、前面の湾曲の開始部位から始めて、後面まで延びることができる。
【００３５】
本発明の態様によると、フランジ４０６は、平坦または非平坦にすることが可能である。更に、図９Ａ，９Ｂに示すように、フランジ４０６の実施形態は、上述のような矩形または方形形状に加え、楕円、円等にそれぞれ成形される。
【００３６】
１の態様では、対象物３１０の材料特性を測定する方法は、測定すべき材料特性の機能として、プローブ３０８等のアンテナのフランジの幾何学形状を画定し、アンテナにより、対象物３１０に投射するマイクロ波電磁エネルギを含む電磁信号を伝送することを含む。この方法は、更に、アンテナにより、対象物３１０から反射された電磁場を受けることを含む。アンテナは、これから外方に延びるフランジ４０６を有し、このフランジは、フランジ４０６の１または複数の縁部により、アンテナが受けた電磁場の散乱を減少するように画定されたフランジの幾何学形状にしたがって成形される。更に、方法は、厚さ、複素誘電率、及び、複素透磁率等の材料特性を、受けた電磁場に基づいて測定することを含む。実施形態では、フランジの幾何学形状は、フランジ４０６の少なくとも２つの対向する縁部マージンを、湾曲させて画定することを含む。フランジの幾何学形状の規定は、フランジ４０６の１または複数の縁部案の曲率を最適にすることを含む。
【００３７】
本発明の説明し、ここに記述した実施形態における操作を実行または実施する順序は、特に特定してない限り、本質的なものではない。すなわち、操作は、特定されていない限り任意の順序で実行することができ、本発明の実施形態は、追加のまたはここに記載のものより少ない操作も包含する。例えば、特定の操作を、他の操作の前、同時または後に実行または実施することは、本発明の範囲内に含まれる。
【００３８】
本発明の態様または実施形態に採用する部材は、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、単数または複数の部材を意味することを意図したものである。用語「comprising」、「including」及び「having」は、包括性を意図し、記述した部材以外の追加の部材を含むことができることを意味する。
【００３９】
上述に鑑み、本発明の複数の目的が達成され、他の有益な結果が得られることは明らかである。
【００４０】
本発明の態様を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲で画定される本発明の態様の範囲から逸脱することなく、変形及び変更が可能なことは明らかである。本発明の態様の範囲から逸脱することなく、上述の構造、製品及び方法に種々の変更が可能であるため、上述の説明及び添付図面に示す全ての事項は、説明のためであり、制限することの意味でないと解釈すべきであることを意図したものである。
【図１】
0006620098.tif 000002
【図２】
0006620098.tif 000003
【図３】
0006620098.tif 000004
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
0006620098.tif 000010
【図７Ｂ】
0006620098.tif 000011
【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
0006620098.tif 000014
【図９Ｂ】
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