渗透率测量
通过高频涡流测试

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通过高频涡流测试进行渗透率测量

高频电涡流测量设备不仅可以用于表征导电材料的电导率和磁导率相关特性,还可以用于表征绝缘体的容许率。这是基于这样一个事实:涡流系统产生电场和磁场,其中电场分布受到所产生的电场内许用率的影响。这种效应可用于非接触式的许可率表征。

手持设备

EddyCus® TF portable 1010是一种方便的便携式测量设备,用于在生产或现场对大型玻璃和铝箔进行快速接触测量,例如用于生产后的快速质量检查或作为进货检验。这款手持式设备甚至可以测量隐藏和封装的层。它是一个易于使用的设备,通过触摸显示屏进行控制。

单点设备

EddyCus® TF lab 20204040系列可以对导电薄膜进行手动单点测量,并以非接触模式对薄金属层进行层厚测量。这种紧凑的台式设备是快速准确测量200 x 200 mm² (8 x 8英寸)至400 x 400 mm² (12 x 12英寸)样品的理想选择。除了测量薄的导电层外,还可以分析掺杂的晶片和导电聚合物。

成像设备

EddyCus® TF map系列在非接触模式下,自动对高达500 x 500 mm²(20 x 20英寸)的样品进行特性成像。在手动定位样品后,设备自动测量并显示整个样品区域的特性分布。测量设置允许轻松和灵活地选择1分钟以下的快速测量时间或每个样品超过50,000个测量点的高空间测量分辨率。由此产生的图谱提供了对透明和非透明层或晶圆和金属片的均匀性和质量的真实见解。这个台式设备可以根据其设置,对片状电阻、金属厚度、电阻率、电导率、电各向异性和残留水分或湿涂层厚度进行精确成像。

在线监测系统

EddyCus TF在线系列以非接触方式测量各种基质的层属性,如金属层厚度、片状电阻、发射率、残留水分或克重。相关的基底是玻璃、箔、纸、晶圆、塑料或陶瓷。监测是通过永久测量或通过触发事件来完成的,以便在快速移动的涂层过程中获得等距离的结果。监测解决方案可以在大气或真空条件下实施。使用涡流技术的过程受益于高采样率。测量结果可以通过客户的软件提供给过程控制系统。此外,SURAGUS还提供监测软件EddyCus EC Control,它可以可视化、存储和分析计量数据。

渗透率的应用

SURAGUS提供单点、成像工具和在线传感器用于高频表征。特别是通过高频阻抗分析的在线许可率测量是有益的。

SURAGUS提供各种类型的传感器,通常针对测量任务进行定制,主要用于在平面基材上进行测试,或用于描述管道或特定容器中的液体、粉末和其他物质。请随时联系我们的团队,讨论具体的测试任务。

理论和背景—渗透率对涡流线圈阻抗的影响

麦克斯韦的恒定频率方程(1-4)表明,样品的导电性和介电常数影响涡流线圈的阻抗。这里的磁场H与磁通密度B,在时间上随角频率ω变化,产生一个与样品的导电性无关的旋转电场E(3)。电流密度J取决于样品的电导率σ(7),而位移电流密度JD则取决于待测材料的介电常数ε(6)。这种影响对于传统的低频涡流测试方案来说并不重要,但在高频测试系统中变得明显。使用SURAGUS EddyCus高频涡流系统的调查和研究已经发表,并在一些应用中得到了同行的认可。(参见S. Gäbler, H. Heuer and G. Heinrich, “Measuring and Imaging Permittivity of Insulators Using High-Frequency Eddy-Current Devices,” in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 64, no. 8, pp. 2227-2238, Aug. 2015, doi: 10.1109/TIM.2015.2390851. )

什么是渗透率?

渗透率,被称为介电常数。介电常数描述了电介质在电场中储存静电能量的相对能力。材料的相对介电常数越小,绝缘性能就越好。当介质被施加电场时,将产生诱导电荷来削弱电场。原先施加的电场(在真空中)与最终电场的比率被称为介电常数,它也与频率有关。

透射率的相关性

高科技时代的到来导致了对高科技材料的变化和要求,新技术的出现对材料提出了新的性能要求,包括微波介质陶瓷、PCB材料、半导体材料、手机天线材料、手机外壳材料、电磁屏蔽材料和电介质材料等都将在高科技应用中发生变化。这需要更高的电磁波传输速度和更低的信号传播损耗,这意味着应用中的材料要有更高的介电常数和更低的介电损耗。介质材料可以满足这些严格的要求。

什么是透射率的单位?

允差的标准SI单位是法拉每米(F/m或F-m-1)。真空中的允许率称为真空允许率ε0,ε0≈8.854187817…×10-¹² F/m。许可证率通常用相对许可证率εr表示,它是绝对许可证率ε和真空许可证率ε0的比率。

如何测量透射率?

有许多测量介电常数的方法被开发出来,每一种方法都可以传导到某些频率、材料、应用等。

方法适用场景优势边界
开放式同轴探头液体。 生物 标本。 半固体易于操作由于低f。 不适用于复杂的电子产品
传输线多用于测试大εr的低、中损耗材料。高精度。 任何频率多值问题,对形状和尺寸有要求,对薄膜和粗糙表面的精确度低
共振法在1GHz-10GHz有良好的性能,适用于低损耗材料良好的准确性。 易于操作在损失切线上不准确。 多错误源
自由空间在3GHz-100GHz中表现良好不需要直接接触。 测量范围广驻波造成的误差

开放式同轴探针法作为一种非破坏性测试方法已经使用了多年。在这种方法中,探针被压在试样上或浸入液体中,测量反射系数并用于确定许可率。

传输线法是一种流行的宽带测量方法。在该方法中,只有基本的波导模式(同轴线中的TEM模式和波导中的TE模式)被认为是传播的。在进行测量之前必须进行校准。

共振法提供了高精确度,并假设TE或TM传播模式。共振测量是获得介电常数和磁导率的最精确方法。然而,用共振法测量材料的频率和损耗特性是有限制的。
该方法可测量的材料的频率和损耗特性有限制。

自由空间法是用于宽带应用,只假设TEM传播模式。自由空间测量允许在高温或恶劣环境下对被测材料(MUT)进行测量,一般在宽频带频率下运行。

工业界正在实验室中应用以下方法:

DEA/DSC分析

电介质分析(DEA)或电介质固化监测是一种确定固化状态的热分析技术。DEA通过测量介电常数的电性能来跟踪材料的固化状态。介电率(ε)与材料的能量储存有关。

差示扫描量热法(DSC),是研究聚合物的一种方法,如测量玻璃转化温度Tg,它随固化状态而变化。

DETA分析

介电热分析(DETA)是通过测量试样在交变电场下的介电系数和介电损耗作为温度、频率或时间的函数来分析材料的过程,以评估材料的物理和化学变化。

渗透率测量的应用

可以支持以下应用的质量保证和过程控制的许可率测量: