Forskare från NPL har utvecklat förbättringar av en teknik för att mäta dielektrisk permittivitet och förlust av material vid MHz-frekvenser. Metoden som används är uppkallad efter två NPL-forskare som utvecklades på 1930-talet, Hartshorn och Ward. Resultaten presenteras i teamets papper, "Dielektriska mätningar med låg förlust i frekvensområdet 1–70 MHz med hjälp av en Vector Network Analyser, " nyligen publicerad i Mätning Vetenskap och Teknik . Denna metod gör det möjligt att bestämma permittiviteten och förlusten av ett ark av dielektriskt material placerat mellan plattorna på en kondensator genom att resonera den med en spoleinduktor. Värdet av tekniken är att mycket låga förluster kan bestämmas från mätning av små förändringar i Q-faktor.

Historiskt sett, Hartshorn och Ward-metoden användes för att karakterisera polyeten som användes i undervattenskabelsystem före uppfinningen av fiberoptiska kablar. Det konstaterades att brittiskt tillverkad polyeten hade liknande förluster som importerat material, med betydande fördelar för den brittiska ekonomin. Det finns fortfarande krav på mätning av förlusten av lågförlustpolymerer som används inom elektronikindustrin. En annan applikation är för mätning av förlusten av fönster som används i högeffekts radiofrekvenssystem. Dessa inkluderar keramiska fönster som används i Joint European Torus (JET) fusionsreaktorn för att tillåta inmatning av RF-kraft för att skapa plasma genom joncyklotronresonansuppvärmning (ICRH). Mätningarna av förlust behövs för att visa att fönstren har tillräcklig motståndskraft för att undvika fel på grund av överhettning.

Det nypublicerade verket beskriver hur ett Hartshorn and Ward-system tillverkat av ERA Technology på 1970-talet anpassades för att använda en Vector Network Analyzer istället för en analog Q-meter. Den beskriver också hur osäkerheter förbättrades genom att använda numeriska modelleringstekniker för att korrigera mätningar för effekten av kantfält runt elektrodkanten. En omfattande mätjämförelse som inkluderar utvärderingar av osäkerhet ingår i uppsatsen. Förlusttangens mindre än 10 ^-5 kan lösas.

Andrew Gregory, Senior forskare, NPL säger:"Mätningen av mycket låga dielektriska förluster ger unika utmaningar eftersom spridning som förekommer i prover måste särskiljas från andra källor till spridning i experimentet. Ett Hartshorn och Ward-experiment togs in i den digitala tidsåldern, gör det mer bekvämt att använda och gör det möjligt att minska mätosäkerheten. Jag hade turen att få hjälp av två gästarbetare, G J Hill och MA Barnett, med många års erfarenhet av lågförlustmätning. Detta arbete har lett till ett omfattande metrologidokument, och ett uppdaterat instrument som nu är en av de anläggningar som vi har som en del av det nationella mätsystemet."