Epäsuorasti kytketyn avoimen koaksiaaliresonaattorin käyttö jauhemaisten aineiden dielektristen ominaisuuksien karakterisoinnissa

Väitöstutkimuksessa kehitettiin karakterisointimenetelmä, jolla voidaan määrittää jauhemaisten materiaalien partikkelien sähköiset eristeominaisuudet. Menetelmässä hyödynnettiin avointa koaksiaaliresonaattoria, jonka toimintataajuus oli 4.5 gigahertsin mikroaaltotaajuudella. Jauhemaisten materiaalien sähköiset eristeominaisuudet, eli dielektriset ominaisuudet, määritettiin vertaamalla tyhjän ja näytemateriaalilla täytetyn resonaattorin taajuusvasteita. Näistä materiaalin efektiivisistä mittaustuloksista johdettiin partikkelien dielektriset ominaisuudet hyödyntäen sähköstatiikkaan perustuvia sekoitusyhtälöitä.

Sähkömagneettisia mallinnuksia, simulointeja ja kokeellisia mittauksia käyttäen osoitettiin, että menetelmällä pystytään määrittämään partikkelien dielektristen ominaisuuksien lisäksi myös jauheen kosteussisältö sekä näytemateriaalissa tapahtuvien moolisuhteiden muutos. Tämän lisäksi menetelmän osoitettiin olevan riittävän herkkä, että erittäin pienetkin muutokset materiaalin dielektrisissä ominaisuuksissa kuten esimerkiksi partikkelin pintakäsittelyn aiheuttamat muutokset voidaan havaita.

Jauhemaisia materiaaleja hyödynnetään useissa teollisuuden ja tutkimuksen sovelluksissa. Näitä sovelluksia löytyy laajasti elektroniikkateollisuuden lisäksi myös esimerkiksi lääketeollisuudesta. Kyseinen karakterisointimenetelmä tuo uutta ja arvokasta tietoa jauheiden ja partikkelien ominaisuuksia käsittelevään tutkimuskenttään. Menetelmää voidaan tulevaisuudessa hyödyntää esimerkiksi komposiittijauheiden analysoinnissa tai laaduntarkkailussa.