JP4729856B2 - 粉体の誘電体の比誘電率の測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、粉体の誘電体の比誘電率の測定方法に関するものであり、さらに詳細には、数ＧＨｚ以上の高周波帯域においても、粉体の誘電体の比誘電率を高い精度で測定することができる粉体の比誘電率の測定方法に関するものである。
各種無線装置の高性能化に伴い、より高性能な高周波用のセラミックス誘電体が求められている。一般に、セラミックス誘電体は、粉体状の誘電体を焼成した焼成品の形で用いられている。また、粉体状の誘電体と樹脂などを種々の比率で混合した複合誘電体も、回路部品として用いられている。したがって、高周波用のセラミックス誘電体を開発するにあたっては、誘電体の誘電特性として、誘電体の比誘電率を、粉体の状態で測定することが必要不可欠になる。
粉体の比誘電率は、たとえば、特許３１２７６２３号公報などに開示されるように、一定の間隔を置いて対向するように、一対の電極が配置された容器内に、比誘電率を測定すべき粉体が封入されて行われる。そして、一対の電極間に電圧を印加して粉体と液体との混合体の比誘電率を測定し、測定された混合体の比誘電率から粉体の比誘電率が算出されていた。
特許３１２７６２３号公報
しかしながら、従来の粉体の比誘電率の測定方法においては、数ＧＨｚ以上の高周波帯域において、粉体の比誘電率を測定する場合には、浮遊容量や浮遊リアクタンスの存在を無視できなくなる。その結果、測定装置全体が共振し、高い精度で、粉体の比誘電率を測定できないという問題があった。
したがって、本発明は、数ＧＨｚ以上の高周波帯域においても、高い精度で、粉体の比誘電率を測定することができる粉体の比誘電率の測定方法を提供することを目的とするものである。
本発明のかかる目的は、共振器本体にチューブを貫通させ、該チューブの中に液体と粉体状の誘電体を含む液状媒質に粉体試料を混合した混合体を封入して流動させる流動装置を備える共振器により、該流動装置に封入した粉体の比誘電率を測定する方法であって、前記混合体を、前記共振器内に封入し、前記共振器内に電磁波を入力し、前記電磁波の応答に基づいて、前記混合体の比誘電率を算出する方法によって、前記液状媒質の比誘電率を徐々に変化させた各液状媒質に、前記粉体試料の体積比率が同一の体積比率となるように前記粉体試料を混合した各混合体の比誘電率をそれぞれ算出し、算出された前記各混合体の比誘電率と前記各液状媒質の比誘電率との関係に基づき、前記液状媒質の比誘電率と前記混合体の比誘電率とが等しいときの前記混合体の比誘電率または前記液状媒質の比誘電率を前記粉体試料の比誘電率として算出することを特徴とする粉体の比誘電率の測定方法によって達成される。
本発明の好ましい実施態様においては、前記液状媒質が、液体と粉体状の誘電体及び分散剤を含んでいる。
本発明の好ましい実施態様においては、前記液状媒質が、液体、液体と粉体状の誘電体または液体と粉体状の誘電体及び分散剤を含んでいる。
本発明の好ましい実施態様においては、粉体の比誘電率の算出が、対数混合則またはリヒトネッカーロータの式を用いて行われる。
本発明の好ましい実施態様においては、粉体の比誘電率の算出が、対数混合則またはリヒトネッカーロータの式を用いて行われる。
空洞共振器には、少なくとも１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成され、該開口部の外側にサポータが形成された空洞共振器であって、前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上であることによって、共振器からの電磁波の漏洩を抑制することができる。
共振器内に、粉体と液状媒質との混合体を封入し、前記共振器内に電磁波を入力し、前記電磁波の応答に基づいて、前記混合体の比誘電率を算出し、前記混合体の比誘電率および前記液状媒質の比誘電率から、前記粉体の比誘電率を算出する粉体の比誘電率の測定方法に使用される共振器であって、
前記共振器には、少なくとも１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成され、該開口部の外側にサポータが形成された空洞共振器において、前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上であることを特徴とすることによって、共振器の開口部からの電磁波の漏洩を防止して、カットオフ構造にすることが可能
となり、共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を安定に測定することができる。
前記共振器には、少なくとも１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成され、該開口部の外側にサポータが形成された空洞共振器において、前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上であることを特徴とすることによって、共振器の開口部からの電磁波の漏洩を防止して、カットオフ構造にすることが可能
となり、共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を安定に測定することができる。
共振器内に、粉体及び液状媒質との混合体を封入し、前記共振器内に電磁波を入力し、前記電磁波の応答に基づいて、前記混合体の比誘電率を算出し、算出された前記混合体の比誘電率および前記混合体中の前記粉体の体積比率から前記粉体の比誘電率を算出する比誘電率の測定方法に使用される空洞共振器であって、
前記空洞共振器には、少なくとも１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成され、該開口部の外側にサポータが形成された空洞共振器において、
前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上であることを特徴とすることによって、共振器の開口部からの電磁波の漏洩を防止して、カットオフ構造にすることが可能となり、共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を安定に測定することができる。
前記空洞共振器には、少なくとも１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成され、該開口部の外側にサポータが形成された空洞共振器において、
前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上であることを特徴とすることによって、共振器の開口部からの電磁波の漏洩を防止して、カットオフ構造にすることが可能となり、共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を安定に測定することができる。
また、前記空洞共振器内に棒状に加工した誘電体を挿入して、当該空洞共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を測定し、その測定結果から挿入した棒状誘電体の比誘電率又は誘電正接を測定する誘電体の測定装置を実現する。
また、前記空洞共振器内に棒状に加工した誘電体を挿入して目的とする共振特性を実現する共振器又はフィルタを実現する。
本発明の第１の測定方法によれば、数ＧＨｚ以上の高周波帯域においても、高い精度で、粉体の比誘電率を測定することができる粉体の比誘電率の測定方法を提供することが可能になる。また、比誘電率が高い粉体についても高い精度で比誘電率を測定することができる粉体の比誘電率の測定方法を提供することが可能になる。
また、第２の測定方法では、求める粉体の比誘電率の値と近い比誘電率の値を有する液状媒質を選ぶことにより、粉体の比誘電率を外挿により求める場合の測定精度の劣化を防ぐことができる粉体の比誘電率の測定方法を提供することが可能になる。さらに、粉体の比誘電率の算出を、対数混合則またはリヒトネッカーロータの式を用いて行うことにより、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
また、本発明で使用する粉体の比誘電率の測定に使用する空洞共振器の軸方向中央部には少なくとも、１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成されると共に、該開口部の外側には、サポータが形成される空洞共振器は、前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上にすることによって最適なサポータの長さを得られる。
なお、前記空洞共振器は、粉体に限らず、測定試料が誘電体であれば適用できる。
また、前記空洞共振器内に棒状に加工した誘電体を挿入して、当該空洞共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を測定し、その測定結果から挿入した棒状誘電体の比誘電率又は誘電正接を測定する誘電体の測定装置が実現できる。
また、前記空洞共振器内に棒状に加工した誘電体を挿入して目的とする共振特性を実現する共振器又はフィルタが実現できる。
また、第２の測定方法では、求める粉体の比誘電率の値と近い比誘電率の値を有する液状媒質を選ぶことにより、粉体の比誘電率を外挿により求める場合の測定精度の劣化を防ぐことができる粉体の比誘電率の測定方法を提供することが可能になる。さらに、粉体の比誘電率の算出を、対数混合則またはリヒトネッカーロータの式を用いて行うことにより、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
また、本発明で使用する粉体の比誘電率の測定に使用する空洞共振器の軸方向中央部には少なくとも、１つの被測定誘電体を挿入する開口部が形成されると共に、該開口部の外側には、サポータが形成される空洞共振器は、前記開口部の長さｄとサポータの長さｈとの関係、ｈ／ｄが０．５以上にすることによって最適なサポータの長さを得られる。
なお、前記空洞共振器は、粉体に限らず、測定試料が誘電体であれば適用できる。
また、前記空洞共振器内に棒状に加工した誘電体を挿入して、当該空洞共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を測定し、その測定結果から挿入した棒状誘電体の比誘電率又は誘電正接を測定する誘電体の測定装置が実現できる。
また、前記空洞共振器内に棒状に加工した誘電体を挿入して目的とする共振特性を実現する共振器又はフィルタが実現できる。
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる粉体の比誘電率の測定方法を実施する測定装置のブロック図である。
図１に示されるように、測定装置２は、誘電体封入装置４とネットワークアナライザ６及び演算処理装置８を備えている。
誘電体封入装置４は、比誘電率を測定すべき粉体および液状媒質の混合体を封入するための装置である。
ネットワークアナライザ６は、誘電体封入装置４内に電磁波を入力し、電磁波の入力に応答して、誘電体封入装置４から出力された電磁波の測定結果を演算処理装置８に出力するように構成されている。
演算処理装置８は、ネットワークアナライザ６から出力された測定結果から粉体の比誘電率を算出するように構成されている。
図２は、誘電体封入装置４の略斜視図であり、図３は、図２に示された誘電体封入装置４のＸ−Ｘ線に沿った略断面図である。
図２に示されるように、誘電体封入装置４は、空洞共振器１０、チューブ１２、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを備えている。
図３に示されるように、空洞共振器１０の上下面の中心部には、チューブ１２を貫通させるための穴１６ａ及び穴１６ｂが形成されている。また、空洞共振器１０の側面には、ネットワークアナライザ６と接続するためのコネクタ２０ａ及びコネクタ２０ｂが形成され、コネクタ２０ａ及びコネクタ２０ｂの各先端部にはループアンテナ２２ａ、ループアンテナ２２ｂがそれぞれ形成されている。チューブ１２は、粉体と液状媒質との混合体１８を空洞共振器１０内に封入するために用いられる。ここで、チューブ１２は、テトラフルオロエチレンのように低誘電率かつ低損失な材料で形成されていることが好ましい。注射器１４ａ及び注射器１４ｂは、混合体１８をチューブ１２に注入し、さらに、チューブ１２内で混合体１８を流動させるために用いられる。
以上のように構成された測定装置２においては、以下のようにして、粉体の比誘電率が測定される。
先ず、粉体の比誘電率の測定方法の内の第１の測定方法について以下に説明する。
先ず、粉体の比誘電率の測定方法の内の第１の測定方法について以下に説明する。
粉体の比誘電率の第１の測定では、まず、水やアルコールなどの液体または水とアルコールなどを混合した混合体が、液状媒質として用意される。この液状媒質は、混合する液体の比率を変えることにより、液状媒質の比誘電率を変化させることができる。
液状媒質の比誘電率の測定は、空洞共振器法、Ｓパラメータ法及び容量法等の公知の液状媒質の比誘電率の測定方法を用いて行われる。
液状媒質の比誘電率の測定は、空洞共振器法、Ｓパラメータ法及び容量法等の公知の液状媒質の比誘電率の測定方法を用いて行われる。
次に、液状媒質に測定対象である粉体を混合した混合体１８が注射器１４ａ及び注射器１４ｂに入れられる。さらに、注射器１４ａがチューブ１２に挿入され、注射器１４ａからチューブ１２内に混合体１８が注入される。
次に、チューブ１２内に混合体１８が充填されたところで注射器１４ｂがチューブ１２に挿入される。
なお、粉体と液状媒質を混合した際に、液状媒質中の粉体の分散を促すために分散剤を液状媒質の中に混ぜることが好ましい。
次に、チューブ１２内に混合体１８が充填されたところで注射器１４ｂがチューブ１２に挿入される。
なお、粉体と液状媒質を混合した際に、液状媒質中の粉体の分散を促すために分散剤を液状媒質の中に混ぜることが好ましい。
チューブ１２内に注入された混合体１８は、注射器１４ａ及び注射器１４ｂのピストンを動かすことによってチューブ１２内を流動する。
チューブ１２の中で混合体１８を流動させることにより、液状媒質中で粉体が均一に拡散するので、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
チューブ１２の中で混合体１８を流動させることにより、液状媒質中で粉体が均一に拡散するので、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
さらに、ネットワークアナライザ６からの電磁波が、ループアンテナ２２ａから空洞共振器１０内に入力される。電磁波の入力に応答して、空洞共振器１０からの電磁波がループアンテナ２２ｂを介して、ネットワークアナライザ６へ出力される。
ネットワークアナライザ６では、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０の共振周波数が測定される。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力される。
さらに、演算処理装置８により混合体１８の比誘電率が算出される。
ネットワークアナライザ６では、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０の共振周波数が測定される。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力される。
さらに、演算処理装置８により混合体１８の比誘電率が算出される。
こうして、演算処理装置８により、所定の粉体の体積比率における混合体１８の比誘電率が算出される。
次に、同一の粉体の体積比率において、液状媒質の比誘電率を徐々に変化させて、各液状媒質の比誘電率に対する混合体１８の比誘電率を演算処理装置８により求める。
演算処理装置８において、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示すグラフが作成される。
図４は、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示したグラフである。 また、図４では、横軸は、液状媒質の比誘電率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示し、混合体１８の比誘電率（εS）と液状媒質の比誘電率（εl）の値が等しい点、すなわちεS＝εlを示す補助線が表されている。
液状媒質の比誘電率に対する混合体１８の比誘電率を示す曲線と補助線の交点では、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率は等しく、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率が等しい場合は、液状媒質の比誘電率と粉体の比誘電率が等しい場合に限られる。 したがって、図４において、曲線と補助線における交点の液状媒質の比誘電率及び同じ値である混合体１８の比誘電率が求める粉体の比誘電率となる。
図４においては、求めた混合体１８の比誘電率をもとに推定した各液状媒質の比誘電率に対する混合体１８の比誘電率、すなわち、複数の混合体１８の測定点を補間して求めた混合体１８の比誘電率の曲線と補助線との交点から粉体の比誘電率を求めている。
図５は、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示したグラフである。また、図５では、横軸は、液状媒質の比誘電率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示し、混合体１８の比誘電率（εs）と液状媒質の比誘電率（εl）の値が等しい点、すなわちεs＝εlを示す補助線が表されている。
図５は、図４と異なり、求めた混合体１８の比誘電率及び補間して求めた混合体１８の比誘電率、すなわち、補間範囲内の混合体１８の比誘電率を示す曲線と、補助線との交点から粉体の比誘電率を求めることができない場合の粉体の比誘電率を求める方法を示している。
具体的には、図５に示されるように、補間範囲外の混合体１８の比誘電率を、補間範囲内の混合体１８の比誘電率から推定して求める、すなわち、複数の混合体１８の測定点から外挿（補外）して求めた混合体１８の比誘電率の曲線と補助線との交点から粉体の比誘電率を求めることとなる。
具体的には、図５に示されるように、補間範囲外の混合体１８の比誘電率を、補間範囲内の混合体１８の比誘電率から推定して求める、すなわち、複数の混合体１８の測定点から外挿（補外）して求めた混合体１８の比誘電率の曲線と補助線との交点から粉体の比誘電率を求めることとなる。
以上説明したように、本実施態様によれば、混合体１８の比誘電率と液状媒質の比誘電率が等しい点を求めることにより、粉体の比誘電率を求められるので、粉体の比誘電率を高い精度で求めることが可能となる。
次に、粉体の比誘電率の測定方法の内の第２の測定方法について以下に説明する。
この粉体の比誘電率の測定では、まず、イオン交換水などの液状媒質が用意される。
そして、液状媒質に測定対象である粉体を混合した混合体１８が注射器１４ａ及び注射器１４ｂに入れられる。
さらに、注射器１４ａがチューブ１２に挿入され、注射器１４ａからチューブ１２内に混合体１８が注入される。
次に、チューブ１２内に混合体１８が充填されたところで注射器１４ｂがチューブ１２に挿入される。
なお、粉体と液状媒質を混合した際に、液状媒質中の粉体の分散を促すために分散剤を液状媒質に混ぜることが好ましい。
この粉体の比誘電率の測定では、まず、イオン交換水などの液状媒質が用意される。
そして、液状媒質に測定対象である粉体を混合した混合体１８が注射器１４ａ及び注射器１４ｂに入れられる。
さらに、注射器１４ａがチューブ１２に挿入され、注射器１４ａからチューブ１２内に混合体１８が注入される。
次に、チューブ１２内に混合体１８が充填されたところで注射器１４ｂがチューブ１２に挿入される。
なお、粉体と液状媒質を混合した際に、液状媒質中の粉体の分散を促すために分散剤を液状媒質に混ぜることが好ましい。
チューブ１２内に注入された混合体１８は、注射器１４ａ及び注射器１４ｂのピストンを動かすことによってチューブ１２内を流動する。
チューブ１２の中で混合体１８を流動させることにより、液状媒質中で粉体が均一に拡散するので、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
チューブ１２の中で混合体１８を流動させることにより、液状媒質中で粉体が均一に拡散するので、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
さらに、ネットワークアナライザ６からの電磁波が、ループアンテナ２２ａから空洞共振器１０内に入力される。電磁波の入力に応答して、空洞共振器１０からの電磁波がループアンテナ２２ｂを介して、ネットワークアナライザ６へ出力される。
ネットワークアナライザ６では、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０のＴＭ010モードの共振周波数が測定される。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力される。さらに、演算処理装置８により混合体１８の比誘電率が算出される。
ネットワークアナライザ６では、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０のＴＭ010モードの共振周波数が測定される。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力される。さらに、演算処理装置８により混合体１８の比誘電率が算出される。
こうして、演算処理装置８により、所定の粉体の体積比率における混合体１８の比誘電率が算出される。
なお、ここまでの処理手順は、上記第1の測定方法と同様である。
なお、ここまでの処理手順は、上記第1の測定方法と同様である。
次に、粉体の比誘電率の測定精度を向上させるために、チューブ１２内に注入する混合体１８中に占める粉体の体積比率を、徐々に変化させて、演算処理装置８により混合体１８の比誘電率を求める。
さらに、演算処理装置８は、こうして算出した混合体１８の比誘電率に対数混合則またはリヒトネッカーロータの式などの、混合体１８の比誘電率から粉体の比誘電率を算出する式を適用して、粉体の比誘電率を算出する。
演算処理装置８において、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係を示すグラフが作成される。
図６は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法により対数混合則をフィッティングして得られたグラフである。図６では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図６において、粉体の体積比率が１．０であるということは、混合体１８中に、液状媒質が存在せず、粉体のみが存在していることを意味している。
したがって、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値は、粉体の比誘電率に対応し、図６に示された曲線から、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取って、粉体の比誘電率が求められる。
したがって、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値は、粉体の比誘電率に対応し、図６に示された曲線から、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取って、粉体の比誘電率が求められる。
図６に示された曲線は、求めた混合体１８の比誘電率をもとに測定範囲外の混合体１８
の比誘電率を推定して、粉体の体積比率に対する混合体１８の比誘電率を求める、すなわち、複数の混合体１８の測定点を外挿して混合体１８の比誘電率を求めることにより作成されている。
の比誘電率を推定して、粉体の体積比率に対する混合体１８の比誘電率を求める、すなわち、複数の混合体１８の測定点を外挿して混合体１８の比誘電率を求めることにより作成されている。
図６において、粉体の体積比率が０．０であるということは、混合体１８中に、粉体が存在せず、液状媒質のみが存在していることを意味している。
したがって、粉体の体積比率が０．０のときの比誘電率の値が、液状媒質の比誘電率となる。
このために、液状媒質の比誘電率が、粉体の比誘電率よりも非常に低い場合または高い場合は、曲線の傾きの変化が急激になり、外挿により求めた粉体の比誘電率の測定精度が悪くなるおそれがある。
したがって、粉体の体積比率が０．０のときの比誘電率の値が、液状媒質の比誘電率となる。
このために、液状媒質の比誘電率が、粉体の比誘電率よりも非常に低い場合または高い場合は、曲線の傾きの変化が急激になり、外挿により求めた粉体の比誘電率の測定精度が悪くなるおそれがある。
したがって、求める粉体の比誘電率の値と近い比誘電率の値を有する液状媒質を選ぶことにより、粉体の比誘電率を外挿により求める場合の測定精度の劣化を防ぐことが可能となる。
求める粉体の比誘電率の値と近い比誘電率の値を有する液状媒質を選ぶための基準としては、求める粉体の磁器組成物の比誘電率の値が用いられる。
この粉体の磁器組成物の比誘電率に対して、０．５倍から２．０倍の比誘電率を有する液状媒質を選ぶことにより、粉体の比誘電率の測定精度を向上させることができる。
求める粉体の比誘電率の値と近い比誘電率の値を有する液状媒質を選ぶための基準としては、求める粉体の磁器組成物の比誘電率の値が用いられる。
この粉体の磁器組成物の比誘電率に対して、０．５倍から２．０倍の比誘電率を有する液状媒質を選ぶことにより、粉体の比誘電率の測定精度を向上させることができる。
なお、上述した対数混合則またはリヒトネッカーロータの式は、以下に表される。周知のように、対数混合則は、次式によって表される。
logεr＝ｖ1logεr1＋ｖ2logεr2
また、リヒトネッカーロータの式は、次式によって表される。
εr k＝ｖ1εr1 k＋ｖ2εr2 k
ここに、
εr：粉体の比誘電率
εr1：液状媒質の比誘電率
εr2：混合体１８の比誘電率
ｖ1：液状媒質の体積比率
ｖ2:粉体の体積比率
ｋ ：フィッティングパラメータ（−１≦ｋ≦１）
である。
εr：粉体の比誘電率
εr1：液状媒質の比誘電率
εr2：混合体１８の比誘電率
ｖ1：液状媒質の体積比率
ｖ2:粉体の体積比率
ｋ ：フィッティングパラメータ（−１≦ｋ≦１）
である。
以上説明したように、第２の測定方法によれば、求める粉体の比誘電率の値と近い比誘電率の値を有する液状媒質を用いて、粉体の比誘電率を求めることにより、粉体の比誘電率を高い精度で求めることが可能となる。
上記第１及び第２の測定方法では、チューブ１２内に注入された混合体１８を、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを用いて流動しているが、図７に示す流動装置３８Ａを用いて混合体１８を流動してもよい。
図７は、ポンプを用いた流動装置３８Ａを示す模式図である。
図７は、ポンプを用いた流動装置３８Ａを示す模式図である。
図７に示す流動装置３８Ａは、ポンプ４０を用いて混合体１８を循環させることにより混合体１８を流動させている。
図７に示された流動装置３８Ａを用いることにより、混合体１８中の粉体を均一に拡散することが可能となり、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
次に、本発明の好ましい他の実施態様について説明する。
図８は、本発明の好ましい他の実施態様にかかる粉体の比誘電率の測定方法を実施する測定装置の該断面図である。
図８に示されるように、測定装置３０は、ネットワークアナライザ６と演算処理装置８とプローブ３２とケーブル３４及び容器３６を備えている。
ネットワークアナライザ６及び演算処理装置８は、測定装置２を構成するネットワークアナライザ６と演算処理装置８と同一のものである。
プローブ３２は、容器３６に入れられた混合体１８にネットワークアナライザ６からの電磁波を入力する同軸線路であり、ケーブル３４を介してネットワークアナライザ６と接続されている。
以上のように構成された測定装置３０においては、以下のようにして、粉体の比誘電率が測定される。
まず、測定装置２で粉体の誘電率を測定する場合と同様に、水やアルコールなどの液体または水とアルコールなどを混合した混合体が、液状媒質として用意される。液状媒質の比誘電率の測定は、空洞共振器法、Ｓパラメータ法及び容量法等の公知の液状媒質の比誘電率の測定方法を用いて行われる。
次に、液状媒質に測定対象である粉体を混合した混合体１８が容器３６に入れられる。さらに、ネットワークアナライザ６からの電磁波が、ケーブル３４を介してプローブ３２から混合体１８内に入力される。
電磁波の入力に応答して、プローブ３２からケーブル３４を介して、ネットワークアナライザ６へ電磁波が出力される。
ネットワークアナライザ６では、プローブ３２からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波よりプローブ３２の端面と混合体１８の間の反射係数が測定される。ネットワークアナライザ６から測定結果として反射係数が演算処理装置８に出力され、演算処理装置８において混合体１８の比誘電率が算出される。
ここで、容器３６内には、混合体１８を流動させるために超音波発生装置（図示せず）から超音波が入力されることが好ましい。
電磁波の入力に応答して、プローブ３２からケーブル３４を介して、ネットワークアナライザ６へ電磁波が出力される。
ネットワークアナライザ６では、プローブ３２からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波よりプローブ３２の端面と混合体１８の間の反射係数が測定される。ネットワークアナライザ６から測定結果として反射係数が演算処理装置８に出力され、演算処理装置８において混合体１８の比誘電率が算出される。
ここで、容器３６内には、混合体１８を流動させるために超音波発生装置（図示せず）から超音波が入力されることが好ましい。
演算処理装置８において、混合体１８の比誘電率が算出されると、上述した測定装置２と同様に、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係のグラフが作成され、粉体の比誘電率が算出される。
以上説明したように、本発明の好ましい他の本実施態様によれば、プローブ３２を用いて、粉体の比誘電率を求めることができることから、粉体の比誘電率を高い精度で求めることが可能となる。
また、上述した実施態様では、超音波を用いて容器３６内に入れられた混合体１８を流動しているが、図９に示す流動装置３８Ｂを用いて流動させてもよい。図９は、撹拌羽根を用いた流動装置３８Ｂを示す模式図である。
図９に示されるように、流動装置３８Ｂは、モータ４２に接続された撹拌羽根４４を回転させることにより、混合体１８を流動している。
図９に示された流動装置３８Ｂを用いることにより、混合体１８中の粉体を均一に拡散することが可能となり、粉体の比誘電率の測定精度の向上を図ることができる。
以下、本発明の効果をより明瞭なものとするため、実施例を掲げる。
最初に第１の測定方法に関する実施例の説明をする。
最初に第１の測定方法に関する実施例の説明をする。
粉体状の誘電体として、Ａｌ2Ｏ3の粉体を試料として用意し、液状媒質として、イオン交換水とアルコールを混合した混合体を用意した。また、測定装置として、図１に示された測定装置２を用いた。
次に、液状媒質に測定対象である試料を混合した混合体１８を作製し、注射器１４ａ及び注射器１４ｂに入れた。混合体１８においては、試料の粉体の体積比率を０．１とした。液状媒質の比誘電率の測定は、空洞共振器法を用いて行った。
さらに、注射器１４ａをチューブ１２に挿入し、混合体１８をチューブ１２内に注入し、チューブ１２内に混合体１８を充填したところで注射器１４ｂをチューブ１２に挿入した。
チューブ１２内に注入された混合体１８は、注射器１４ａ及び注射器１４ｂのピストンを動かすことによってチューブ１２内を流動される。
ここで、空洞共振器１０として、直径が８０ｍｍ、高さが１０ｍｍの空洞共振器を用い、チューブ１２として、内径が１ｍｍ、外径が３ｍｍのテトラフルオロエチレンで形成されたチューブを用いた。
チューブ１２内に注入された混合体１８は、注射器１４ａ及び注射器１４ｂのピストンを動かすことによってチューブ１２内を流動される。
ここで、空洞共振器１０として、直径が８０ｍｍ、高さが１０ｍｍの空洞共振器を用い、チューブ１２として、内径が１ｍｍ、外径が３ｍｍのテトラフルオロエチレンで形成されたチューブを用いた。
次に、ネットワークアナライザ６からの２．５〜３．０ＧＨｚの電磁波を、ループアンテナ２２ａから空洞共振器１０内に入力した。
電磁波の入力に応答して、空洞共振器１０から電磁波をループアンテナ２２ｂを介して、ネットワークアナライザ６へ出力した。ネットワークアナライザ６により、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０のＴＭ010モードの共振周波数を測定した。共振周波数は２．８６ＧＨｚであった。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力され、演算処理装置８で混合体１８の比誘電率を算出した。
電磁波の入力に応答して、空洞共振器１０から電磁波をループアンテナ２２ｂを介して、ネットワークアナライザ６へ出力した。ネットワークアナライザ６により、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０のＴＭ010モードの共振周波数を測定した。共振周波数は２．８６ＧＨｚであった。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力され、演算処理装置８で混合体１８の比誘電率を算出した。
こうして、演算処理装置８により、試料の体積比率が０．１に対する混合体１８の比誘電率を算出した。
次に、同一の体積比率において、液状媒質の比誘電率を８〜１４．７まで徐々に変化させて、各液状媒質の比誘電率に対する混合体１８の比誘電率を演算処理装置８により求めた。
演算処理装置８において、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示すグラフが作成された。
図１０は、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示したグラフである。 また、図１０では、横軸は、液状媒質の比誘電率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示し、混合体１８の比誘電率（εs）と液状媒質の比誘電率（εl）の値が等しい点、すなわちεs＝εlを示す補助線が表されている。
各液状媒質の比誘電率に対する混合体１８の比誘電率を示す曲線と補助線の交点の液状媒質の比誘電率及び混合体１８の比誘電率は、１２．０７であるので、求めるＡｌ2Ｏ3の粉体の比誘電率は、１２．０７と算出された。
試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄの４種類の粉体を試料として用意した。
これらは、すべてＢａ（ＮｄＢｉ）2ＴｉＯ4である。試料Ａは仮焼粉を砕いたもの、試料Ｂは球状粉、試料Ｃは球状粉、試料Ｄは試料Ｃを砕いたものである。
試料の液状媒質としては、イオン交換水、アルコール及び０．３重量％の分散剤を混合したものを用意した。
なお、混合体１８中における試料Ａの体積比率は０．２、試料Ｂの体積比率は０．２、試料Ｃの体積比率は０．４、試料Ｄの体積比率は０．４である。
これらは、すべてＢａ（ＮｄＢｉ）2ＴｉＯ4である。試料Ａは仮焼粉を砕いたもの、試料Ｂは球状粉、試料Ｃは球状粉、試料Ｄは試料Ｃを砕いたものである。
試料の液状媒質としては、イオン交換水、アルコール及び０．３重量％の分散剤を混合したものを用意した。
なお、混合体１８中における試料Ａの体積比率は０．２、試料Ｂの体積比率は０．２、試料Ｃの体積比率は０．４、試料Ｄの体積比率は０．４である。
液状媒質に測定対象である試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄを混合した混合体１８を各々作製し、測定装置として図１に示された測定装置２を用いて、各混合体１８の比誘電率を算出した。
実施例２では、液状媒質の比誘電率を６６〜７７まで変化させて、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄ各々の混合体１８の比誘電率を算出した。
実施例２では、液状媒質の比誘電率を６６〜７７まで変化させて、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄ各々の混合体１８の比誘電率を算出した。
図１１は、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示したグラフである。 また、図１１では、横軸は、液状媒質の比誘電率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示し、混合体１８の比誘電率（εs）と液状媒質の比誘電率（εl）の値が等しい点、すなわちεs＝εlを示す補助線が表されている。
実施例１と同様にして、曲線と補助線の交点の液状媒質の比誘電率及び混合体１８の比誘電率を読み取ることより、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄの比誘電率を算出した。
試料Ａの比誘電率は、８２．２２、試料Ｂの比誘電率は、７７．７１、試料Ｃの比誘電率は、７７．３４、試料Ｄの比誘電率は、７９．７８と算出された。
実施例３では、試料として実施例２と同じ試料、すなわち、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及
び試料Ｄの４種類の粉体状の誘電体を試料として用意した。
試料の液状媒質としては、イオン交換水にＢａＴｉＯ3の粉体及び分散剤を混合したものを用意した。
なお、混合体１８中における試料Ａの体積比率は０．２、試料Ｂの体積比率は０．２、試料Ｃの体積比率は０．４、試料Ｄの体積比率は０．４である。
び試料Ｄの４種類の粉体状の誘電体を試料として用意した。
試料の液状媒質としては、イオン交換水にＢａＴｉＯ3の粉体及び分散剤を混合したものを用意した。
なお、混合体１８中における試料Ａの体積比率は０．２、試料Ｂの体積比率は０．２、試料Ｃの体積比率は０．４、試料Ｄの体積比率は０．４である。
実施例２と同様にして、液状媒質に測定対象である試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄを混合した混合体１８を各々作製し、測定装置として図１に示された測定装置２を用いて、各混合体１８の比誘電率を算出した。
実施例３では、液状媒質の比誘電率を７４〜９６まで変化させて、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄ各々の混合体１８の比誘電率を算出した。
実施例３では、液状媒質の比誘電率を７４〜９６まで変化させて、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄ各々の混合体１８の比誘電率を算出した。
図１２は、液状媒質の比誘電率と混合体１８の比誘電率との関係を示したグラフである。また、図１２では、横軸は、液状媒質の比誘電率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
実施例１と同様にして、曲線と補助線の交点の液状媒質の比誘電率及び混合体１８の比誘電率を読み取ることより、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ及び試料Ｄの比誘電率を算出した。
試料Ａの比誘電率は、８８．７１、試料Ｂの比誘電率は、７７．８０、試料Ｃの比誘電率は、７８．０４、試料Ｄの比誘電率は、８０．３２と算出された。
実施例２及び実施例３における、試料Ａ、Ｂ、Ｃ及試料Ｄの比誘電率の算出結果は、表１に示されている。
表１に示されるように、各試料の比誘電率は、液状媒質の比誘電率を変えて測定してもほぼ等しい比誘電率となった。
次に、第２の測定方法に関する実施例の説明をする。
試料Ａ、試料Ｂ及び試料Ｃの３種類の粉体を試料として用意した。
これらは、すべてＢ
ａ（ＮｄＢｉ）2ＴｉＯ4である。試料Ａは仮焼したものを砕いたもの、試料Ｂは球状粉であり、試料Ｃは試料Ｂを砕いたものである。
これらは、すべてＢ
ａ（ＮｄＢｉ）2ＴｉＯ4である。試料Ａは仮焼したものを砕いたもの、試料Ｂは球状粉であり、試料Ｃは試料Ｂを砕いたものである。
試料の液状媒質としては、９９．７重量％のイオン交換水及び０．３重量％の分散剤の混合体を用意し、測定装置として、図１に示された測定装置２を用いた。
ここで、試料の磁器組成物の比誘電率が９３であり、液状媒質の比誘電率は７４であることから、粉体の磁器組成物の比誘電率に対する液状媒質の比誘電率は、０．８０倍の関係にある。
ここで、試料の磁器組成物の比誘電率が９３であり、液状媒質の比誘電率は７４であることから、粉体の磁器組成物の比誘電率に対する液状媒質の比誘電率は、０．８０倍の関係にある。
次に、液状媒質に測定対象である試料Ａを混合した混合体１８を作製し、注射器１４ａ及び注射器１４ｂに入れた。混合体１８は、試料Ａの粉体の体積比率が０．４になるように作製した。
さらに、注射器１４ａをチューブ１２に挿入し、混合体１８をチューブ１２内に注入し、チューブ１２内に混合体１８を充填したところで注射器１４ｂをチューブ１２に挿入した。
チューブ１２内に注入された混合体１８は、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを構成するピストンを動かすことによってチューブ１２内を流動される。
ここで、空洞共振器１０として、直径が８０ｍｍ、高さが１０ｍｍの空洞共振器を用い、チューブ１２として、内径が１ｍｍ、外径が３ｍｍのテトラフルオロエチレンで形成されたチューブを用いた。
チューブ１２内に注入された混合体１８は、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを構成するピストンを動かすことによってチューブ１２内を流動される。
ここで、空洞共振器１０として、直径が８０ｍｍ、高さが１０ｍｍの空洞共振器を用い、チューブ１２として、内径が１ｍｍ、外径が３ｍｍのテトラフルオロエチレンで形成されたチューブを用いた。
さらに、ネットワークアナライザ６からの２．５〜３．０ＧＨｚの電磁波を、ループアンテナ２２ａから空洞共振器１０内に入力した。
電磁波の入力に応答して、空洞共振器１０からの電磁波をループアンテナ２２ｂを介して、ネットワークアナライザ６へ出力した。
ネットワークアナライザ６により、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０のＴＭ010モードの共振周波数を測定した。共振周波
数は２．８６ＧＨｚであった。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力され、演算処理装置８で混合体１８の比誘電率を算出した。
電磁波の入力に応答して、空洞共振器１０からの電磁波をループアンテナ２２ｂを介して、ネットワークアナライザ６へ出力した。
ネットワークアナライザ６により、空洞共振器１０からネットワークアナライザ６へ出力された電磁波より空洞共振器１０のＴＭ010モードの共振周波数を測定した。共振周波
数は２．８６ＧＨｚであった。測定結果として共振周波数が、ネットワークアナライザ６から演算処理装置８へ出力され、演算処理装置８で混合体１８の比誘電率を算出した。
こうして、演算処理装置８により、試料Ａの体積比率が０．４に対する混合体１８の比誘電率を算出した。
次に、混合体１８中に占める試料Ａの体積比率を０〜０．４まで徐々に変化させて、試料Ａの体積比率が０．４のときと同様に、混合体１８の比誘電率を求めた。
演算処理装置８において、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係を示すグラフを作成した。
図１３は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法により対数混合則をフィッティングして得られたグラフである。
また、図１３では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
また、図１３では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１４は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法によりリヒトネッカーロータの式をフィッティングして得られたグラフである。
また、図１４では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
また、図１４では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１３において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料Ａの比誘電率を求めた。
また、図１４において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料Ａの比誘電率を求めた。
また、図１４において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料Ａの比誘電率を求めた。
次いで、試料Ａの比誘電率を測定した場合と同様にして、試料Ｂ及び試料Ｃの比誘電率を求めた。
試料Ａ、Ｂ、Ｃの比誘電率の測定結果は、表２に示されている。
表２に示されるように、対数混合則及びリヒトネッカーロータの式を用いて求めた試料Ａ、Ｂ、Ｃの比誘電率はほぼ等しくなった。
試料として、Ｂａ（ＮｄＢｉ）2ＴｉＯ4の球状粉を用意した。
液状媒質としては、８４．１０重量％のイオン交換水に１５．６５重量％のＢａＴｉＯ3の粉体及び０．２５重量％の分散剤を混合したものを用意した。
液状媒質としては、８４．１０重量％のイオン交換水に１５．６５重量％のＢａＴｉＯ3の粉体及び０．２５重量％の分散剤を混合したものを用意した。
実施例４と同様にして、イオン交換水とＢａＴｉＯ3の粉体及び分散剤を混合した液状
媒質に測定対象である試料を混合した混合体１８を作製し、測定装置として図１に示された測定装置２を用いて、混合体１８の比誘電率を算出した。
ここで、試料の磁器組成物の比誘電率が９３であり、液状媒質の比誘電率は、８０．１であることから、粉体の磁器組成物の比誘電率に対する液状媒質の比誘電率は、０．８６倍の関係にある。
媒質に測定対象である試料を混合した混合体１８を作製し、測定装置として図１に示された測定装置２を用いて、混合体１８の比誘電率を算出した。
ここで、試料の磁器組成物の比誘電率が９３であり、液状媒質の比誘電率は、８０．１であることから、粉体の磁器組成物の比誘電率に対する液状媒質の比誘電率は、０．８６倍の関係にある。
実施例５では、混合体１８中に占める試料の体積比率を０〜０．４まで徐々に変化させて、混合体１８の比誘電率を求めた。
演算処理装置８において、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係を示すグラフを作成した。
図１５は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法により対数混合則をフィッティングして得られたグラフである。
図１５では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１５では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１６は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法によりリヒトネッカーロータの式をフィッティングして得られたグラフである。
図１６では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１６では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
実施例５と同様に、図１５において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料の比誘電率を求めた。
また、図１６において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料の比誘電率を求めた。
また、図１６において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料の比誘電率を求めた。
対数混合則を用いて求めた試料の比誘電率は、７７．４であり、リヒトネッカーロータの式を用いて求めた試料の比誘電率は、７７．３となりほぼ等しい値となった。
試料として、Ａｌ2Ｏ3の粉体を用意した。液状媒質としては、イオン交換水とメタノールを混合したものを用意した。
イオン交換水にメタノールを混合する量を変化させて、比誘電率が液状媒質Ａ（１０．２３）、液状媒質Ｂ（１４．０８）、液状媒質Ｃ（１８．２６）、液状媒質Ｄ（２２．８８）、液状媒質Ｅ（４１．６９）の５種類の液状媒質を作製した。
イオン交換水にメタノールを混合する量を変化させて、比誘電率が液状媒質Ａ（１０．２３）、液状媒質Ｂ（１４．０８）、液状媒質Ｃ（１８．２６）、液状媒質Ｄ（２２．８８）、液状媒質Ｅ（４１．６９）の５種類の液状媒質を作製した。
測定装置として図１に示された測定装置２を用いて、混合体１８の比誘電率を算出した。 ここで、試料の磁器組成物の比誘電率が１１であり、試料の磁器組成物に対する５種類の液状媒質の各々の比誘電率は、液状媒質Ａ（０．９３倍）、液状媒質Ｂ（１．２８倍）、液状媒質Ｃ（１．６６倍）、液状媒質Ｄ（２．０８倍）、液状媒質Ｅ（３．７９倍）の関係にある。
実施例６では、液状媒質Ａに対して混合体１８中に占める試料の体積比率を０〜０．２まで徐々に変化させて、混合体１８の比誘電率を求めた。
演算処理装置８において、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係を示すグラフを作成した。
図１７は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法により対数混合則をフィッティングして得られたグラフである。
図１７では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１７では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１８は、粉体の体積比率と混合体１８の比誘電率との関係に最小二乗法によりリヒトネッカーロータの式をフィッティングして得られたグラフである。
図１８では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
図１８では、横軸は、粉体の体積比率、縦軸は、混合体１８の比誘電率を示している。
実施例４と同様に、図１７において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料の比誘電率を求めた。
また、図１８において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料の比誘電率を求めた。
また、図１８において、粉体の体積比率が１．０のときの比誘電率の値を読み取り、試料の比誘電率を求めた。
対数混合則を用いて、液状媒質Ａに対して求めた試料の比誘電率は、１２．７２であり、リヒトネッカーロータの式を用いて求めた試料の比誘電率は、１２．４１となりほぼ等しい値となった。同様に液状媒質Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに対して試料の比誘電率を求めた。
液状媒質Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに対して求めた試料の比誘電率は、表３に示されている。
表３に示されるように、対数混合則及びリヒトネッカーロータの式を用いて求めた液状媒質Ａ、Ｂ、Ｃに対する試料の比誘電率はほぼ等しくなった。
試料の磁器組成物に対する液状媒質の比誘電率は、液状媒質Ａ（０．９３倍）、液状媒質Ｂ（１．２８倍）、液状媒質Ｃ（１．６６倍）であるから、試料の磁器組成物に対する液状媒質の比誘電率が０．９３倍から１．６６倍の範囲においては粉体の粉体の比誘電率を高い精度で求めることが可能である。
試料の磁器組成物に対する液状媒質の比誘電率は、液状媒質Ａ（０．９３倍）、液状媒質Ｂ（１．２８倍）、液状媒質Ｃ（１．６６倍）であるから、試料の磁器組成物に対する液状媒質の比誘電率が０．９３倍から１．６６倍の範囲においては粉体の粉体の比誘電率を高い精度で求めることが可能である。
本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、前記実施態様および前記実施例においては、共振周波数を測定するときの共振モードとしてＴＭ010モードを用いているが、ＴＭ010モード以外のＴＭ0m0モード(m=2,3,4・・・)を共振モードとして用いることもできる。
また、前記実施態様および前記実施例においては、空洞共振器が円筒状に形成されているが、空洞共振器の形状は方形や矩形や三角形等に形成されていてもよい。
さらに、前記実施態様においては、液状媒質としてイオン交換水が用いられているが、イオン交換水以外の液体や、液体と粉体状の誘電体を含む混合体を液状媒質として用いてもよい。
また、前記実施例においては、チューブ１２内に注入された混合体１８を、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを用いて流動しているが、図７に示される流動装置３８Ａを用いて混合体１８を流動してもよい。
さらに、前記実施例においては、チューブ１２内に注入された混合体１８を、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを用いて流動しているが、図７に示される流動装置３８Ａを用いて混合体１８を流動してもよい。
次に、本発明に使用する空洞共振器について図１９〜２１を用いて述べる。
空洞共振器が円筒の場合の、電界分布について、図２０を用いて説明する。
図２０（ａ）は、理想的な円筒空洞共振器におけるＴＭ010モードの電界分布であって、矢印で示す電界は円筒の中心部分に集中している。
そして、当該共振器の電界最大点に被測定対象である誘電体が配置される。
空洞共振器が円筒の場合の、電界分布について、図２０を用いて説明する。
図２０（ａ）は、理想的な円筒空洞共振器におけるＴＭ010モードの電界分布であって、矢印で示す電界は円筒の中心部分に集中している。
そして、当該共振器の電界最大点に被測定対象である誘電体が配置される。
本発明の粉体の比誘電率の測定に使用するＴＭ010モード円筒共振器は、理想的には、図１９の（ａ）に示す如く、密閉された円筒型であるのが望ましい。
しかし、実際には、密閉された共振器では被測定対象の誘電体の取り出しが不可能であるので、図１９（ｂ）に示すように、共振器の中央の一方に開口部を設けた構造とすることで、被測定対象の誘電体の取り出しを可能にする。
しかし、実際には、密閉された共振器では被測定対象の誘電体の取り出しが不可能であるので、図１９（ｂ）に示すように、共振器の中央の一方に開口部を設けた構造とすることで、被測定対象の誘電体の取り出しを可能にする。
ところが、図１９（ｂ）の如き共振器に開口部が形成される構造では、図２０（ｂ）に示すように、共振器内部の電磁波が開口部を通じて外部へ漏洩する。
この電磁波の漏洩によって、共振周波数や無負荷Ｑ値の測定が不安定になり、誘電率や誘電正接の測定に影響を及ぼすという問題があった。
この電磁波の漏洩によって、共振周波数や無負荷Ｑ値の測定が不安定になり、誘電率や誘電正接の測定に影響を及ぼすという問題があった。
この問題に対処するために、図１９（ｃ）、（ｄ）の如きサポータを開口部の外側に設けることが有効である。
図１９（ｃ）は、共振器の中央の一方に開口部を設けた場合（図１９（ｃ））の開口部の外側にサポータを設けた例であり、図１９（ｄ）は、共振器の中央の両方に開口部を設けた場合の両方の開口部の外側にサポータを設けた例である。
図１９（ｃ）は、共振器の中央の一方に開口部を設けた場合（図１９（ｃ））の開口部の外側にサポータを設けた例であり、図１９（ｄ）は、共振器の中央の両方に開口部を設けた場合の両方の開口部の外側にサポータを設けた例である。
図１９（ｃ），（ｄ）に示すように、サポータ部分の開口部を共振器直径と比べて十分に小さい構造とすると、サポータ部分は遮断領域を形成することができる。
サポータ部分の遮断周波数の関係（ＴＭ010モード）を図２１に示す。
図２１から開口部の長さが短いほど、遮断周波数が高くなることが分かる。
共振器の共振周波数とサポータ部分の遮断周波数の差が大きいほど、カットオフ特性は優れるため、共振器からの電磁波の漏洩は抑制される。
サポータ部分の遮断周波数の関係（ＴＭ010モード）を図２１に示す。
図２１から開口部の長さが短いほど、遮断周波数が高くなることが分かる。
共振器の共振周波数とサポータ部分の遮断周波数の差が大きいほど、カットオフ特性は優れるため、共振器からの電磁波の漏洩は抑制される。
図１９の（ｄ）の如くサポータを設けた場合の電界分布を図２０（ｃ）に示す。
電磁波の漏洩は開口部の長さが短いほど小さくなる。
開口部の長さは、開口部が円形である場合には図２０（ｄ）に示す如く直径とし、円形以外の開口部の場合は開口部分の最も長い部分を開口部の長さとする。
このような機構によって、電磁波の漏洩を防止して、カットオフ構造にすることが可能
となり、共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を安定に測定することができる。
また、サポータの長さが長いほど良好なカットオフが得られることが容易に予想されるが、実際にはカットオフを得るための最適なサポータの長さを得ることは難しく、不必要に長いサポータを用いている場合もあった。
電磁波の漏洩は開口部の長さが短いほど小さくなる。
開口部の長さは、開口部が円形である場合には図２０（ｄ）に示す如く直径とし、円形以外の開口部の場合は開口部分の最も長い部分を開口部の長さとする。
このような機構によって、電磁波の漏洩を防止して、カットオフ構造にすることが可能
となり、共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を安定に測定することができる。
また、サポータの長さが長いほど良好なカットオフが得られることが容易に予想されるが、実際にはカットオフを得るための最適なサポータの長さを得ることは難しく、不必要に長いサポータを用いている場合もあった。
次に、円筒共振器のサポータの最適値を求めるシミュレーションについて説明する。
図２２は、円筒共振器のサポータの最適値を求めるシミュレーションを実行するための共振器形状の条件を示す図である。
ここでは、共振器の各部の形状、及び誘電体の誘電率を図示の如く設定して共振周波数をシミュレーションする。
図２２は、円筒共振器のサポータの最適値を求めるシミュレーションを実行するための共振器形状の条件を示す図である。
ここでは、共振器の各部の形状、及び誘電体の誘電率を図示の如く設定して共振周波数をシミュレーションする。
そのシミュレーション結果を図２３に示す。
図２３のグラフから、サポータの長さの変化に対して、ｈが約１．５ｍｍ以上の範囲で共振周波数が一定になるカットオフ構造が得られていることが分かる。
図２３のグラフから、サポータの長さの変化に対して、ｈが約１．５ｍｍ以上の範囲で共振周波数が一定になるカットオフ構造が得られていることが分かる。
次に、被測定誘電体の比誘電率εによる違いについて説明する。
図２４の（ａ）は、誘電体の比誘電率をε＝１，ε＝１００，ε＝５００の場合のサポータの長さと共振周波数の関係の生データのグラフを示し、図２４の（ｂ）はそれを規格化したグラフである。
この図２４の（ｂ）から、ｈ／ｄが０．５以上であれば、カットオフ構造が得られることがわかる。
図２４の（ａ）は、誘電体の比誘電率をε＝１，ε＝１００，ε＝５００の場合のサポータの長さと共振周波数の関係の生データのグラフを示し、図２４の（ｂ）はそれを規格化したグラフである。
この図２４の（ｂ）から、ｈ／ｄが０．５以上であれば、カットオフ構造が得られることがわかる。
また、共振器の高さＨによる違いについて説明する。
図２５の（ａ）は、共振器の高さＨ＝１２．５ｍｍ，Ｈ＝２５ｍｍ，Ｈ＝５０ｍｍ，Ｈ＝１００ｍｍ，Ｈ＝１４０ｍｍの場合のサポータの長さと共振周波数の関係の生データのグラフを示し、図２４の（ｂ）はそれを規格化したグラフである。
この図２５の（ｂ）からも、ｈ／ｄが０．５以上であれば、カットオフ構造が得られることがわかる。
図２５の（ａ）は、共振器の高さＨ＝１２．５ｍｍ，Ｈ＝２５ｍｍ，Ｈ＝５０ｍｍ，Ｈ＝１００ｍｍ，Ｈ＝１４０ｍｍの場合のサポータの長さと共振周波数の関係の生データのグラフを示し、図２４の（ｂ）はそれを規格化したグラフである。
この図２５の（ｂ）からも、ｈ／ｄが０．５以上であれば、カットオフ構造が得られることがわかる。
また、誘電体の挿入穴の直径ｄによる違いについて説明する。
図２６の（ａ）は、挿入穴の直径ｄ＝１ｍｍ，ｄ＝３ｍｍ，ｄ＝５ｍｍの場合のサポータの長さと共振周波数の関係の生データのグラフを示し、図２４の（ｂ）はそれを規格化したグラフである。
この図２６の（ｂ）からも、ｈ／ｄが０．５以上であれば、カットオフ構造が得られることがわかる。
なお、上述のシミュレーションは、図２２の共振器について行っているが、共振器の形状及び開口部の形状を変化させた場合にも、上記のシミュレーション結果がほぼ適用できる。
なお、本発明の空洞共振器は、粉体に限らず、測定試料が誘電体であれば適用できる。
図２６の（ａ）は、挿入穴の直径ｄ＝１ｍｍ，ｄ＝３ｍｍ，ｄ＝５ｍｍの場合のサポータの長さと共振周波数の関係の生データのグラフを示し、図２４の（ｂ）はそれを規格化したグラフである。
この図２６の（ｂ）からも、ｈ／ｄが０．５以上であれば、カットオフ構造が得られることがわかる。
なお、上述のシミュレーションは、図２２の共振器について行っているが、共振器の形状及び開口部の形状を変化させた場合にも、上記のシミュレーション結果がほぼ適用できる。
なお、本発明の空洞共振器は、粉体に限らず、測定試料が誘電体であれば適用できる。
本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、前記実施態様および前記実施例においては、混合体１８の比誘電率の測定では、空洞共振器内に電磁波を入力して、応答した電磁波から共振周波数を測定し、混合体１８の比誘電率を求めているが、特許文献１に示すように、一対の電極が配置され、混合体が入れられた容器内に電圧を印可して混合体の比誘電率を求めてもよい。
また、方形導波管に電磁波を入力して、応答した電磁波の透過係数及び反射係数を測定し、混合体の比誘電率を求めてもよい。
また、方形導波管に電磁波を入力して、応答した電磁波の透過係数及び反射係数を測定し、混合体の比誘電率を求めてもよい。
また、前記実施例においては、共振周波数を測定するときの共振モードとしてＴＭ010
モードを用いているが、ＴＭ010モード以外のＴＭ0m0モード(m=2,3,4・・・)を共振モードとして用いることもできる。
モードを用いているが、ＴＭ010モード以外のＴＭ0m0モード(m=2,3,4・・・)を共振モードとして用いることもできる。
また、前記実施態様および前記実施例においては、液状媒質の比誘電率の測定を測定装置２を用いて測定してもよい。
また、前記実施態様および前記実施例においては、空洞共振器が円筒状に形成されているが、空洞共振器の形状は方形や矩形や三角形等に形成されていてもよい。
さらに、前記実施態様および前記実施例においては、粉体の体積比率が同一のもの対して、液状媒質の比誘電率を変化させて、混合体の比誘電率を測定しているが、粉体の体積比率が異なるものに対して液状媒質の比誘電率を変化させて、混合体の比誘電率を測定する場合には、対数混合則またはリヒトネッカーロータの式のいずれの式を用いることにより混合体１８の比誘電率を測定することができる。
また、前記実施態様においては、液状媒質として水やアルコールなどの液体または水とアルコールなどを混合した混合体が用いられているが、水やアルコール以外の液体または、それらの混合体、若しくは液体と粉体状の誘電体からなる混合体を液状媒質として用いてもよい。
さらに、前記実施例においては、チューブ１２内に注入された混合体１８を、注射器１４ａ及び注射器１４ｂを用いて流動しているが、図７に示される流動装置３８Ａを用いて混合体１８を流動してもよい。
空洞共振器におけるＴＭ010モードは、最低次モード（無数にある共振ピークのうち、共振周波数がもっと低い）であり、かつ、電界が空洞共振器の中心軸上に集中するという特性を利用して以下の装置に適用できる。
上記サポータを設けた空洞共振器の中心軸上の電界集中部分に、棒状に加工した誘電体を挿入して、当該空洞共振器の共振周波数や無負荷Ｑ値を測定して、その測定結果から挿入した棒状誘電体の比誘電率や誘電正接を測定する誘電体の測定装置が実現できる。
また、サポータを設けた空洞共振器におけるＴＭ010モードは、最低次モードであるため、スプリアス特性に優れた共振器やフィルタも実現できる。
この場合には、上記サポータを設けた空洞共振器の中心軸上の電界集中部分に、棒状に加工した誘電体を挿入することで目的とする共振特性が実現できる。
この場合には、上記サポータを設けた空洞共振器の中心軸上の電界集中部分に、棒状に加工した誘電体を挿入することで目的とする共振特性が実現できる。
２、３０ 測定装置
４ 誘電体封入装置
６ ネットワークアナライザ
８ 演算処理装置
１０ 空洞共振器
１２ チューブ
１４ａ、１４ｂ 注射器
１６ａ、１６ｂ 穴
１８ 混合体
２０ａ、２０ｂ コネクタ
２２ａ、２２ｂ ループアンテナ
３２ プローブ
３４ ケーブル
３６ 容器
３８Ａ、３８Ｂ 流動装置
４０ ポンプ
４２ モータ
４４ 撹拌羽根
４ 誘電体封入装置
６ ネットワークアナライザ
８ 演算処理装置
１０ 空洞共振器
１２ チューブ
１４ａ、１４ｂ 注射器
１６ａ、１６ｂ 穴
１８ 混合体
２０ａ、２０ｂ コネクタ
２２ａ、２２ｂ ループアンテナ
３２ プローブ
３４ ケーブル
３６ 容器
３８Ａ、３８Ｂ 流動装置
４０ ポンプ
４２ モータ
４４ 撹拌羽根
Claims (2)
- 共振器本体にチューブを貫通させ、該チューブの中に液体と粉体状の誘電体を含む液状媒質に粉体試料を混合した混合体を封入して流動させる流動装置を備える共振器により、該流動装置に封入した粉体の比誘電率を測定する方法であって、
前記混合体を、前記共振器内に封入し、前記共振器内に電磁波を入力し、前記電磁波の応答に基づいて、前記混合体の比誘電率を算出する方法によって、前記液状媒質の比誘電率を徐々に変化させた各液状媒質に、前記粉体試料の体積比率が同一の体積比率となるように前記粉体試料を混合した各混合体の比誘電率をそれぞれ算出し、
算出された前記各混合体の比誘電率と前記各液状媒質の比誘電率との関係に基づき、前記液状媒質の比誘電率と前記混合体の比誘電率とが等しいときの前記混合体の比誘電率または前記液状媒質の比誘電率を前記粉体試料の比誘電率として算出することを特徴とする粉体の比誘電率の測定方法。 - 前記液状媒質が、前記液体と前記粉体状の誘電体のほかに分散剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体の比誘電率の測定方法。
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