Mesure de la permittivité complexe en ondes centimétriques par une méthode de cavité résonnante

Laboratoire de Chimie Théorique, Faculté des Sciences de Nancy, 1, rue Grandville, France.

Résumé

Les auteurs décrivent une méthode de mesure de la permittivité complexe en ondes centimétriques qui a été développée initialement pour l’étude, sous atmosphère contrôlée, des poudres présentant des pertes moyennes. Ils utilisent les modes de résonance TE_01n d’une cavité cyclindrique de longueur variable. La substance est contenue dans un tube de quartz; elle peut donc être, sans inconvénient, corrosive ou hygroscopique.

Les relations donnant les parties réelle ε' et imaginaire ε" de la permittivité tiennent compte rigoureusement des dimensions et de la permittivité du tube. Les principales difficultés expérimentales de cette disposition sont envisagées. La précision est limitée par celle des caractéristiques géométriques et diélectriques du tube ; elle atteint ± 2 % sur ε' et ± 5 % sur ε". Cependant, il est possible de mettre en évidence de faibles variations de permittivité (± 1 % et ± 3 % respectivement pour ε' et ε”) si on utilise un même tube.

Les auteurs terminent par deux exemples d’application.

Abstract

The authors describe a method for measuring complex permittivity in the centimeter band, which has been initially developped for carying out studies in powders with medium losses, under controlled atmospheric conditions.

A TE_01n cylindrical microwave resonator is used. The substance is contained in a quartz tube and thus it can be corrosive or hygroscopic, without inconvenience.

The mathematical formulation leading to the complex permittivity takes strictly into account the dimensions and the permittivity of the tube.

The principal difficulties of this arrangement are discussed. The precision is limited by that of the geometrical and dielectric characteristics of the tube. It reaches ± 2 % for ε' and ± 5 % for ε". However, if a single tube is used, it is possible to demonstrate very small permittivity variations (± 1 % and ± 3 % respectively for ε' and ε").

Two samples of application are presented.