CN113008939B - 电磁特性测量装置与系统以及电磁特性测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电磁特性测量装置与系统以及电磁特性测量方法，其中该电磁特性测量装置包括导磁结构、线圈以及散射参数测量器。导磁结构包括面向待测样品的第一侧以及相对于所述第一侧的第二侧，其中所述第一侧具有磁隙。线圈环绕所述导磁结构，以与所述导磁结构产生磁场。散射参数测量器设置于所述第一侧并位于所述磁场的范围内。

Description

电磁特性测量装置与系统以及电磁特性测量方法

技术领域

本发明涉及一种电磁特性测量装置、电磁特性测量系统以及电磁特性测量方法。

背景技术

随着通讯、半导体技术的高速发展，组件、内存等相关装置朝着小型化、薄型化、超宽带、可调控损耗等技术方向开发，进而磁性材料于电子装置、电路装置、内存等的使用越来越多，比如在电感器、传感器、干扰抑制器、高密度磁记录再生磁头、磁性内存、电磁波干扰(EMI)防护、智能型表面、组件封装、先进驾驶辅助系统、收发天线等磁性装置应用，开发应用这些磁性材料的前提是准确知道磁性材料的基本电磁相关特性，才能有效进行模拟设计与开发，因此，能够在宽屏下准确测量磁性材料的电磁特性具有重要意义。

现行电磁特性测量方法包括同轴法、波导管法与共振腔微扰法等，在检测上都有样品大小的非常严格限制，因此需将材料重制为特定大小样品，而样品的电磁特性通常与实际应用大小相关，因此重制的材料样品与实际应用材料特性不同，所以目前方法所测量到的电磁特性与实际应用不同，以至于容易材料特性误判，无法有效地进行模拟设计，并且现行技术并无法进行大面积测量，因此导致材料、组件与相关应用装置开发时程漫长、成本大幅增加。

发明内容

本发明是针对一种电磁特性测量装置、电磁特性测量系统以及电磁特性测量方法，其可直接对实际样品进行电磁特性测量，而无需对样品进行裁切或重制，因而得以因应材料、组件、与相关应用装置开发验证需求。

根据本发明的实施例，一种电磁特性测量装置包括导磁结构、线圈以及散射参数测量器。导磁结构包括面向待测样品的第一侧以及相对于所述第一侧的第二侧，其中所述第一侧具有磁隙。线圈环绕所述导磁结构，以与所述导磁结构产生磁场。散射参数测量器设置于所述第一侧并位于所述磁场的范围内。

根据本发明的实施例，一种电磁特性测量系统包括如前所述的电磁特性测量装置、分析单元以及控制单元。分析单元耦接所述电磁特性测量装置以分析所述待测样品的电磁特性。控制单元耦接所述电磁特性测量装置、所述分析单元，以控制所述电磁特性测量装置对所述待测样品的表面进行测量。

根据本发明的实施例，一种电磁特性测量方法包括下列步骤。提供如前所述的电磁特性测量装置。将所述电磁特性测量装置接触待测样品的表面的第一测量点。提供不同强度的电流至所述电磁特性测量装置以产生不同强度的磁场，并测量所述待测样品对应所产生的散射参数。依据所述散射参数分析出所述待测样品于第一测量点的电磁特性。移动所述电磁特性测量装置至所述表面的第二测量点。

基于上述，本发明的电磁特性测量装置在面向待测样品的第一侧设置有磁隙，因而可将磁场导至第一侧，如此，电磁特性测量装置以其第一侧朝向待测样品，进而可在待测样品表面上移动以进行大面积的测量。因此，本发明的电磁特性测量装置无需将待测样品裁切成特定尺寸以容置于两个磁场结构之间，而能直接移动于待测样品表面以对原始的待测样品进行测量，因而能减少形状效应对电磁特性造成的影响。因此，本发明的电磁特性测量装置可有效提升待测样品(尤其是大面积样品或片状样品)的电磁特性的测量精确度。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的示意图；

图2是本发明的一实施例的一种电磁特性测量系统的方块示意图；

图3是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的侧视示意图；

图4是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的测量示意图；

图5是本发明的一实施例的一种导磁结构的磁化曲线示意图；

图6是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的电流与磁场强度关系示意图；

图7至图12是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的磁隙距离与磁场强度的关系示意图；

图13是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的底视示意图；

图14是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的另一角度的侧视示意图；

图15至图16是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置在不同外加磁场下散射参数与频率的关系示意图；

图17至图18是本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置在不同外加磁场下导磁率与频率的关系示意图；

图19是本发明的一实施例的一种电磁特性测量方法的流程示意图；

图20是使用本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置所得到的导磁率与频率的关系示意图；

图21是使用现有的电磁特性测量装置所得到的导磁率与频率的关系示意图。

附图标号说明

10：电磁特性测量系统；

100：电磁特性测量装置；

110：导磁结构；

112：导磁柱；

114：第一导磁体；

116：第二导磁体；

1141、1142：导磁部；

120：线圈；

130：端口；

140：支架；

142：固定端；

144：延伸端；

150：散射参数测量器；

152：导线层；

154：介电层；

300：分析单元；

400：控制单元；

500：供电单元；

D1：移动方向；

G1：磁隙；

P2：第二测量点；

SP：待测样品；

S1：第一侧；

S2：第二侧。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的组件将采用相同或相似的标号。

图1是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的示意图。图2是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量系统的方块示意图。请同时参照图1及图2，在某些实施例中，电磁特性测量系统10包括电磁特性测量装置100、分析单元300、控制单元400以及供电单元500。在某些实施例中，电磁特性测量装置100为用以对待测样品SP进行电磁特性测量的测量探头，其可自由或阵列移动于待测样品SP的表面上。在某些实施例中，待测样品SP为片状或薄膜状样品，其可为具有较大面积的主表面(major surface)，但不限于此。如此，本实施例的电磁特性测量装置100可自由移动于此主表面上，因而可对具有较大主表面(较大面积)的待测样品SP进行测量。在某些实施例中，电磁特性测量系统还可包括移动单元，其可耦接电磁特性测量装置100，以带动电磁特性测量装置100沿着待测样品SP的表面移动。举例来说，移动单元可例如为机械手臂，其可耦接控制单元400，以经由控制单元400的控制而自动地移动于待测样品SP的主表面，以对待测样品SP的表面上的多个测量点进行电磁特性的测量。在其他实施例中，电磁特性测量装置100也可经由操作人员以手动方式移动于待测样品SP的表面上以进行测量。

在上述本发明的实施例中，控制单元400可耦接电磁特性测量装置100、分析单元300、供电单元500以及移动单元(若有)，并用以控制电磁特性测量装置100及分析单元300对待测样品SP的表面进行测量。举例而言，控制单元400可包括台式计算机、服务器、便携式电子装置或其他适合的电子设备，但不限于此。供电单元500可耦接电磁特性测量装置100以及控制单元400，其可受控于控制单元400，并用以提供电流至电磁特性测量装置100而产生磁场。

在某些实施例中，电磁特性测量装置100可包括导磁结构110、线圈120以及散射参数测量器150。导磁结构110包括彼此相对的第一侧S1以及第二侧S2，其中，第一侧S1用以面向待测样品SP。线圈120环绕至少部分导磁结构110，以与导磁结构110产生环形电流的磁场。换句话说，上述本发明的实施例是利用在线圈120中通有电流，以在线圈120的周围产生磁场，一般而言，线圈120通过的电流越大，产生磁场越强，反之越弱，此外，线圈120的圈数越多，所产生的磁场也越强。在某些实施例中，线圈120可包括单芯(蕊)金属线、多芯金属线、单层金属管或多层金属管，但本发明并不以此为限。

详细而言，导磁结构110可包括多个导磁柱112(绘示为两个，但不以此为限)、第一导磁体114以及第二导磁体116。多个导磁柱112可彼此平行且连接于第一侧S1以及第二侧S2之间。第一导磁体114于第一侧S1连接导磁柱112，而第二导磁体116则于第二侧S1连接导磁柱112。进一步而言，多个导磁柱112之间可彼此平行设置而定义出电磁特性测量装置100的第一侧S1(下侧)及第二侧S2(上侧)，第一导磁体114可设置于导磁柱112下方，以分别连接多个导磁柱112的第一侧S1，第二导磁体116则可设置于导磁柱112上方，以分别连接多个导磁柱112的第二侧S2。线圈120可分别环绕导磁柱112。换句话说，线圈120可缠绕成中空部，用以容置导磁柱112，使得线圈120缠绕于导磁柱112上。

在某些实施例中，导磁结构110可由磁性材料(例如铁氧体)来形成，并可具有各种形状。举例来说，导磁结构110的材料可包括镍锌(NiZn)或锰锌(MnZn)等铁氧体化合物，或是其他矫顽磁力(coercivity)低的软磁类铁磁材料，但不以此为限。导磁材料的矫顽磁力也称为保磁力，其是指当导磁材料已磁化到磁饱和后，使其磁化强度(magnetization)减为零时所需的磁场强度。矫顽磁力较低代表抵抗退磁能力较低，也意味着磁滞损失较小。当然，上述实施例仅用以举例说明，本发明并不以此为限。此外，图式所绘示的可用于电磁特性测量装置100的具有圆柱状的导磁柱112与缠绕于导磁柱112的线圈120仅为本发明的其一具体实施例，任何所属技术领域中具有通常知识者应可理解，本发明也可使用具有其他适当形状的导磁柱112。

图3是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的侧视示意图。图4是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的测量示意图。图5是依照本发明的一实施例的一种导磁结构的磁化曲线示意图。请同时参照图3至图5，一般而言，导磁结构110的导磁材料的高导磁特性使其在一定体积下可有较高的电感量，但其可耐受的饱和电流较低，一旦达到磁饱和，导磁结构110的导磁率会急遽下降。所谓的磁饱和是导磁材料(例如铁、镍、钴、锰及其合金等铁磁性或亚铁磁性材料)中的一种特性。在磁饱和之前(如图5的左半边曲线所示)，若增大外加磁场H的强度，材料会磁化，而磁通密度B也会对应增加。然而，当磁场强度H大于一定程度(如图5的右半边曲线所示)，磁通密度B则只会因真空导磁率而缓慢增加，此即为磁饱和。磁场强度H和磁通密度B的关系可以用以下的导磁率公式(a)来表达：

其中，μ是导磁率。由图5及导磁率公式(a)可知，材料的导磁率不是一个恒定不变的量，而是取决于磁场强度H。在会磁饱和的材料中，其导磁率会随磁场强度H的增加达到一个最大值，然后随着它的饱和发生转变再减小，最后会趋近于1，而μ趋近于1时的磁场定义为临界磁场强度HC。在某些实施例中，临界磁场强度HC大于或等于10奥斯特(Oe)。

在上述实施例中，电磁特性测量装置100所产生的外加磁场强度需使待测样品SP的导磁率趋近于1，因此，电磁特性测量装置100所需产生的外加磁场需具有足够的强度。然而，磁饱和的特性限制了导磁结构110所能达到的最大磁场。有鉴于此，本实施例的导磁结构110设置有磁隙G1(magnetic gap)。在一实施例中，磁隙G1指的是磁路中的气隙(airgap)，即导磁结构110的磁路可不完全密闭，而在中间留有空隙。在某些实施例中，于磁隙G1中可填充非导磁材料，例如是树脂、橡胶、陶瓷或其任意组合，但不限于此。本实施例在导磁结构的主磁路(位在第一侧S1的第一导磁体112)设置磁隙G1，可降低导磁结构110的导磁率、避免磁饱和及储存较多能量(能量大部分是储存在磁隙G1里)。

详细而言，在某些实施例中，电磁特性测量装置100的第一侧S1具有磁隙G1，且此磁隙G1位于待测样品SP的表面上方，并位于导磁柱112之间。进一步而言，在本实施例中，连接导磁柱112的第一侧S1的第一导磁体112包括此磁隙G1。换句话说，第一导磁体112可包括多个(例如两个)导磁部1141、1142，其分别连接导磁柱112，并往两个导磁柱112的中间方向延伸，导磁部1141、1142的末端之间可维持间距，此间距即为磁隙G1。

图6是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的电流与磁场强度关系示意图。由图6可知，磁隙G1的距离(尺寸)大小与产生的磁场的强度有很紧密的关系。大致而言，磁隙G1的距离越小，导磁结构110与线圈120所产生的磁场的强度越大。举例而言，磁隙G1的距离约可为0.1mm至12mm，例如可为约0.2mm至10mm、约0.5mm至8mm、约0.8mm至5mm、约0.1mm至1mm、约0.5mm至3mm、约0.75mm至4.5mm、约1mm至5.5mm、约2mm至6mm、约3mm至7mm、约4mm至8mm、约5mm至10mm、约6mm至12mm、约1mm、约3mm、约5mm、约6mm、约8mm、约9mm等，但不以此为限。并且，当输入外加电流时，此外加电流可控制为约0至30安培(A)，例如所输入电流可为0(为无电流状态)，且可为约0.01至30安培、约0.1至25安培、约0.5至20安培、约1至18安培、约2至15安培、约2安培、约3安培、约5安培、约8安培、约10安培、约12安培、约15安培、约20安培、约25安培等，但不以此为限。在本实施例中，电磁特性测量装置100所产生磁场的磁场强度H大体上，需可控制于0至临界磁场强度HC之间。当然，本实施例的数值仅用以举例说明，实际数值可能依其他组件尺寸或环境因素而改变，本发明并不以此为限。

图7至图12是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的磁隙距离与磁场强度的关系示意图。在此需说明的是，图7绘示了在磁隙G1的距离约等于3毫米(mm)的条件下输入不同的电流(2、5、10、15安培)，在磁隙G1中的X方向(如图13所示的X方向)上的磁场强度与频率的关系。图8绘示了在磁隙G1的距离约等于3毫米(mm)的条件下输入不同的电流(2、5、10、15安培)，在磁隙G1中的Y方向(如图13所示的Y方向)上的磁场强度与频率的关系。相似地，图9绘示了在磁隙G1的距离约等于6毫米(mm)的条件下输入不同的电流(2、5、10、15安培)，在磁隙G1中的X方向(如图13所示的X方向)上的磁场强度与频率的关系。图10绘示了在磁隙G1的距离约等于6毫米(mm)的条件下输入不同的电流(2、5、10、15安培)，在磁隙G1中的Y方向(如图13所示的Y方向)上的磁场强度与频率的关系。图11绘示了在磁隙G1的距离约等于9毫米(mm)的条件下输入不同的电流(2、5、10、15安培)，在磁隙G1中的X方向(如图13所示的X方向)上的磁场强度与频率的关系。图12绘示了在磁隙G1的距离约等于9毫米(mm)的条件下输入不同的电流(2、5、10、15安培)，在磁隙G1中的Y方向(如图13所示的Y方向)上的磁场强度与频率的关系。

由上述的图表关系可知，磁隙G1的距离越大，磁隙G1中的磁场强度就越小。然而，由上述的图表关系也可发现，在磁隙G1的距离相同的情况下，磁隙G1中的磁场强度分布会随着电流的加大而增强。因此，在磁隙G1较大的情况下，也可透过加大外加电流来补足对磁场强度的需求。

请参照回图1及图3，在某些实施例中，散射参数测量器150设置于第一侧S1并位于电磁特性测量装置100所产生的磁场的范围内，以测量待测样品SP的散射参数(scatteringparameter)并据以求得待测样品SP的导磁率。具体而言，电磁特性测量装置100还可包括支架140，其可设置(例如是固定)于第二侧S2并往第一侧S1延伸至磁隙G1的上方。如此，散射参数测量器150即可设置于支架140上(例如设置在支架140于第一侧S1的端点处)，以位于磁隙G1的上方。详细而言，支架140可包括固定端142以及延伸端144。固定端142固定于导磁结构110的第二侧S2，延伸端144连接固定端142并往第一侧S1延伸至磁隙G1的上方。在一实施例中，散射参数测量器150可设置于延伸端144的端点处，可理解的是，设置位置可依实际需求而改变，本发明并不限于此。在一实施例中，支架140的材料可为非导磁材料，例如可为树脂类、铝、铜等，但不以此为限。

在上述实施例中，在这样的结构配置下，电磁特性测量装置100在第一侧S1设置有磁隙G1，因而可将最大磁场导至第一侧S1，如此，电磁特性测量装置100以其第一侧S1朝向待测样品SP，进而可在待测样品SP表面上移动以进行大面积的测量。因此，本发明的电磁特性测量装置100无需将待测样品SP裁切成特定尺寸(大小)以容置于两个磁场结构之间，而能直接移动于待测样品SP表面以对原始的待测样品SP进行测量，因而能减少形状效应对电磁特性造成的影响。因此，本发明的电磁特性测量装置100可有效提升待测样品SP(尤其是大面积样品或片状样品)的电磁特性的测量精确度。

图13是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的底视示意图。图14是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置的另一角度的侧视示意图。请同时参照图13及图14，在某些实施例中，散射参数测量器150包括彼此交叠的导线层152与介电层154，其中，散射参数测量器150的最靠近待测样品SP的导线层152包括微带线(micro-strip)、共面波导(coplanar waveguide，缩写CPW或CPWG)或其他带线结构。在一实施例中，散射参数测量器150是使用微带线来进行散射参数的测量，当然，本发明并不以此为限。在一实施例中，散射参数测量器150与第一侧S1的距离大体上可等于或小于7.5cm，例如可为约7cm、约6.5cm、约6cm、约5.5cm、约5cm、约4.5cm、约4cm、约3.5cm、约3cm、约2.5cm、约2cm，但不以此为限。具体而言，微带线是一种传输线，其是由导线、接地以及介电层所组成。分析单元300可例如耦接电磁特性测量装置100的散射参数测量器150，以分析待测样品SP的电磁特性。举例来说，分析单元300可包括网络分析仪，其可经由端口130分别连接至散射参数测量器150的微带线(导线层152)的相对两端。

在某些实施例中，散射参数的测量方法可包括利用散射参数测量器150测量电磁特性测量装置100本身的第一散射参数，再利用散射参数测量器150测量电磁特性测量装置100放置于待测样品SP上但不施加磁场时的第二散射参数，最后再测量电磁特性测量装置100放置于待测样品SP上并且施加磁场时的第三散射参数，分析单元300便可利用等效电路模型以及上述三个散射参数计算出待测样品SP的电磁特性，例如(多个)导磁率。

图15至图16是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置在不同外加磁场下散射参数与频率的关系示意图。图17至图18是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置在不同外加磁场下导磁率与频率的关系示意图。一般而言，实部表示吸收，虚部表示损耗。图15绘示了散射参数测量器150在只有电磁特性测量装置100本身(以“治具”做标示)、装置100放置于待测样品SP上但不施加磁场(以“治具+样品”做标示)、装置100放置于样品SP上且施加磁场100Oe(以“100”做标示)、装置100放置于样品SP上且施加磁场200Oe(以“200”做标示)以及装置100放置于样品SP上且施加磁场1800Oe(以“1800”做标示)等五种不同条件下所测量到的散射参数实部与频率之间的关系图。相似地，图16绘示了散射参数测量器150在上述五种不同条件下所测量到的散射参数虚部与频率之间的关系图。

接着，便可利用上述结果萃取出待测样品SP的电磁特性(例如导磁率)，而获得如图17及图18所示电磁特性测量装置在不同外加磁场下导磁率与频率的关系图表。由图17及图18的图表可知，响应频率会随着磁场的增强而上升，因而可得知待测样品SP具有铁磁共振特性。

图19是依照本发明的一实施例的一种电磁特性测量方法的流程示意图。请同时参照图1及图3，使用上述电磁特性测量装置100及/或电磁特性测量系统10的方法可包括下列步骤。首先，执行步骤S110，提供如前所述的电磁特性测量系统10，其包括电磁特性测量装置100。接着，执行步骤S120，将电磁特性测量装置100放置于待测样品SP的表面的第一测量点。在某些实施例中，电磁特性测量装置100的数量可为多个。也就是说，本实施例可提供多个电磁特性测量装置100同时于待测样品SP的表面上进行测量。

接着，执行步骤S130，提供电流至电磁特性测量装置100以产生磁场，并利用电磁特性测量装置100测量对应的散射参数。具体而言，控制单元400可控制供电单元500提供电流至电磁特性测量装置100，以产生磁场。分析单元300经配置可测量微带线(导线层152)的两端的散射参数。接着，执行步骤S140，依据所述散射参数分析出待测样品SP于第一测量点的电磁特性。在本实施例中，电磁特性可例如为多个导磁率，但本发明并不以此为限。

详细而言，在进行测量时，电磁特性测量装置100放置于待测样品SP的表面上，此时，电磁特性测量装置100的微带线(导线层152)的两端构成一个二端口网络，散射参数测量器150可例如采用扫频的方式在微带线的两端测得散射参数，并基于传输反射法计算出导线152(微带线)的相对两端的端口特征阻抗，再据此计算出待测样品SP的多个导磁率。

进一步而言，计算出待测样品SP的多个导磁率可包括下列步骤。首先，在电磁特性测量装置100未放置于待测样品SP上时，测量微带线的第一散射参数，并据此计算出对应的第一端口特征阻抗。接着，将电磁特性测量装置100放置于待测样品SP上，对线圈120施加相当的电流，以于待测样品SP的表面上形成外加强磁场(例如可控制于0至临界磁场强度HC之间的磁场)，并测量在待测样品SP上且外加强磁场的微带线的第二散射参数，且据此计算出对应的第二端口特征阻抗。接着，测量电磁特性测量装置100放置于待测样品SP上时的微带线的第三散射参数，并据此计算出对应的第三端口特征阻抗。最后再依据上述数值，利用等效电路萃取模型分析出待测样品SP于第一测量点的电磁特性(例如：多个导磁率)。

之后，可(例如沿移动方向D1)移动电磁特性测量装置100至待测样品SP的表面的第二测量点P2，以进行后续的测量。后续的测量步骤可例如重复步骤S130至步骤S140直至测量完待测样品SP上的所有测量点为止。重复或相似的技术内容本实施例于此不再赘述。在某些实施例中，电磁特性测量装置100可由操作人员手动移动至第二测量点P2，也可经由受控于控制单元400的移动单元来带动电磁特性测量装置100移动至第二测量点P2。

在某些实施例中，移动电磁特性测量装置100的方法可包括自由移动或是阵列扫描式移动于所述待测样品SP的表面。并且，电磁特性测量装置100放置于待测样品SP的测量点上的方法可包括直接接触，也就是电磁特性测量装置100可直接接触待测样品SP的表面。然而，在其他实施例中，电磁特性测量装置100放置于待测样品SP的测量点上的方法也可为非直接接触，也就是说电磁特性测量装置100可与待测样品SP的表面维持特定距离(例如悬浮移动于待测样品SP的表面上)。

图20是使用本发明的一实施例的一种电磁特性测量装置所得到的导磁率与频率的关系示意图。图21是使用现有的电磁特性测量装置所得到的导磁率与频率的关系示意图。具体而言，图20以及图21分别是使用本发明的电磁特性测量装置100以及传统绕线的方式来测量待测样品的导磁率所得到的不同的导磁率与频率的关系示意图。由于本发明的电磁特性测量装置100可直接在原始的(片状)待测样品SP表面上移动以进行大面积的测量，因而无需将待测样品SP裁切成特定尺寸(例如图21中所示裁切成中空圆柱的形状)以容置于两个磁场结构之间，因而能减少形状效应对电磁特性造成的影响。由图20以及图21两个图表的比较可看出，图20中所测得的未经裁切的待测样品的导磁率在频率10MHz时约为12.6，反观图21中所测得的经裁切的待测样品的导磁率在频率10MHz时约为13.23，两者的差异高达7％。并且，图20中所测得的未经裁切的待测样品的响应频率约为2.71GHz，也远高于图21所测得的经裁切的待测样品的响应频率(约为0.03GHz)，上述差异主要应是由待测样品的形状所导致的形状效应而造成的结果。由此可证明，本发明的电磁特性测量装置100可有效提升待测样品SP(尤其是大面积样品或片状样品)的电磁特性的测量精确度及正确率。

综上所述，本发明的电磁特性测量装置在面向待测样品的第一侧设置有磁隙，因而可将磁场导至第一侧，如此，电磁特性测量装置以其第一侧朝向待测样品，进而可在待测样品表面上移动以进行大面积的测量。因此，本发明的电磁特性测量装置无需将待测样品裁切成特定尺寸以容置于两个磁场结构之间，而能直接移动于待测样品表面以对原始的待测样品进行测量，因而能减少形状效应对电磁特性造成的影响。因此，本发明的电磁特性测量装置可有效提升待测样品(尤其是大面积样品或片状样品)的电磁特性的测量精确度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (21)

1.一种电磁特性测量装置，其特征在于，包括：

导磁结构，包括面向待测样品的第一侧以及相对于所述第一侧的第二侧，其中所述第一侧具有磁隙，其中所述导磁结构包括彼此平行且连接所述第一侧以及所述第二侧的多个导磁柱，于所述第一侧连接所述多个导磁柱的第一导磁体以及于所述第二侧连接所述多个导磁柱的第二导磁体，且所述第一导磁体包括所述磁隙；

线圈，分别环绕所述多个导磁柱，以与所述导磁结构产生磁场；以及

散射参数测量器，设置于所述第一侧并位于所述磁场的范围内。

2.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其特征在于，所述电磁特性测量装置用以沿着所述待测样品的表面移动。

3.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中输入至所述线圈的电流为0至30安培。

4.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中当所述待测样品的导磁率等于1时，所对应的磁场的强度为临界磁场强度，所述线圈与所述导磁结构所产生的所述磁场的强度为0至所述临界磁场强度。

5.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中所述磁隙的距离介于0.1至12毫米之间。

6.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，还包括支架，设置于所述第二侧并往所述第一侧延伸至所述磁隙上方。

7.根据权利要求6所述的电磁特性测量装置，其中所述散射参数测量器设置于所述支架上。

8.根据权利要求6所述的电磁特性测量装置，其中所述支架的材料为非导磁材料。

9.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中所述线圈包括单芯金属线、多芯金属线、单层金属管或多层金属管。

10.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中所述散射参数测量器包括彼此交叠的导线层与介电层。

11.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中所述散射参数测量器的靠近所述待测样品的导线层包括微带线或共面波导。

12.根据权利要求1所述的电磁特性测量装置，其中所述散射参数测量器与所述第一侧的距离等于或小于7.5厘米。

13.一种电磁特性测量系统，包括：

根据权利要求1至12的任一所述的电磁特性测量装置；

分析单元，耦接所述电磁特性测量装置以分析所述待测样品的电磁特性；以及

控制单元，耦接所述电磁特性测量装置以及所述分析单元，以控制所述电磁特性测量装置及所述分析单元对所述待测样品的表面进行测量。

14.根据权利要求13所述的电磁特性测量系统，其中所述分析单元包括网络分析仪。

15.根据权利要求13所述的电磁特性测量系统，其中所述分析单元连接至所述散射参数测量器的微带线的两端。

16.根据权利要求13所述的电磁特性测量系统，其中所述控制单元包括台式计算机或便携式电子装置。

17.根据权利要求13所述的电磁特性测量系统，还包括供电单元，耦接所述电磁特性测量装置以及所述控制单元，用于提供电流至所述电磁特性测量装置以产生所述磁场。

18.一种电磁特性测量方法，包括：

提供根据权利要求1至12的任一所述的电磁特性测量装置；

将所述电磁特性测量装置放置于待测样品的表面的第一测量点上；

提供电流至所述电磁特性测量装置以产生磁场，并利用所述电磁特性测量装置测量对应的散射参数；

依据所述散射参数分析出所述待测样品于第一测量点的电磁特性；以及

移动所述电磁特性测量装置至所述表面的第二测量点。

19.根据权利要求18所述的电磁特性测量方法，其中移动所述电磁特性测量装置的方法包括自由移动或阵列扫描式移动于所述待测样品的表面。

20.根据权利要求18所述的电磁特性测量方法，其中所述电磁特性测量装置放置于所述第一测量点上的方法包括直接接触。

21.根据权利要求18所述的电磁特性测量方法，其中所述电磁特性测量装置放置于所述第一测量点上的方法包括非直接接触。