Resonanzbasierte Verfahren

Split-Post Dielectric Resonator (SPDR)

Split-Post Dielectric Resonatoren (SPDR) weisen eine große Genauigkeit auf und sind dadurch sehr geeignet für Messungen von Dielektrika mit geringen Verlusten durch die Bestimmung der Verschiebung der Resonanzfrequenz und Änderung der Güte im leeren Fall (Luft als Füllmaterial) und im Fall des Testmaterials. Im beigefügten Bild ist ein Schnitt von so einem Resonator gezeigt. Die beiden Dielektrika (grün) sorgen dafür, dass sich die Anordnung der elektromagnetischen Felder innerhalb vom Radius der Dielektrika konzentrieren, und im Spalt zwischen beiden Resonatorhälften stetig bleiben. Für die Messung wird die TE010 Mode betrieben, da diese ein rotationssymmetrisches elektrisches Feld hat, das nur eine phi-Komponente besitzt.

Open Resonator

Für die Vermessung der Materialeigenschaften bei höheren Frequenzen steht ein sogenannter „Open Resonator“ zur Verfügung. Mithilfe eines konkaven Spiegels wird ein gaußförmiger, quasi-optischer Strahl erzeugt, der durch einen flachen Spiegel reflektiert wird. Die so entstandene Stehwelle wird verwendet für die Vermessung flacher Proben, die auf dem flachen Spiegel platziert werden. Durch seine hohe Güte ist es möglich, ein breites Spektrum an gering-verlustbehafteten Materialien zu vermessen.

Transmission-Line Verfahren

Durch den Einfluss eines Materials in einem Leiter können verschiedene Materialeigenschaften bestimmt werden. In dielektrikumgefüllten Leitern wird der Ersatz eines Teils des Dielektrikums (üblicherweise Luft) durch ein MUT (aus dem englischem „Material under test'“) die Leitungseigenschaften ändern, welches durch die S-Parameter quantifizierbar ist. Aus den S-Parametern können mithilfe numerischer Algorithmen wie z.B. des Nicolson-Ross-Weiss-Algorithmus die dielektrische Konstante, die Verluste und die magnetische Permeabilität (für magnetische Materialien) berechnet werden.

In den Fällen, in denen nur die Einfügedämpfung dielektrischer sowohl leitender Materialien von Interesse ist, kann diese durch einen Vergleich der Transmissionscharakteristik eines Leiters bestimmt werden, wenn ein Teil des leitenden Elementes des Leiters durch das MUT ersetzt wird (Referenzmessung) und wenn ein Teil des ganzen Leiters (leitende Teil sowohl Dielektrikum) durch das MUT ersetzt wird (Lastmessung). Dieses Verfahren ist für Koaxialleiter im ASTM D4935-99 Standard beschrieben.