Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano sử dụng cho tấm phủ đa lớp hấp thụ sóng radar băng X

ận được là 
 57 
vật liệu nano có kích thước hạt cỡ 20nm. Các hạt có dạng hình cầu rất nhỏ 
có kích thước lớn dần lên nếu ta kéo dài thời gian phân hủy khí ga lên từ 
vài chục phút lên nhiều giờ. 
 Hình 2.21: Ảnh TEM của vật liệu nano C ở điều kiện thời gian phân hủy ngắn 
 Hình 2.22: Ảnh TEM của các quả cầu cácbon. 
 Khi đó kích thước của những quả cầu có thể đạt tới 400 – 500 nm, 
thậm chí cỡ micromet (Hình 2.22). Các hạt vật liệu có dạng hình cầu gần 
như lý tưởng khi chúng đạt kích thước lớn cỡ hàng trăm nano mét. 
 Đây là một hiện tượng hiếm thấy, tuy nhiên trong các thực nghiệm 
đã thực hiện, sự hình thành các quả cầu cácbon này hầu như được lặp lại. 
Bước đầu đánh giá khối lượng riêng của vật liệu chế tạo được cho phép 
giả thiết rằng các quả cầu này là có cấu trúc nano vì vật liệu chế tạo được 
 58 
có tỷ khối chỉ vào quãng 0,1g/cm3. Sự hình thành và lớn dần lên của các 
quả cầu cácbon cũng được khẳng định trên Hình 2.23 trình bày ảnh SEM 
của vật liệu nano các bon nhận được. 
 Hình 2.23: Ảnh SEM của vật liệu nano cácbon 
 Hình 2.24: Ảnh SEM phân giải cao của các quả cầu cácbon. 
 Khi chụp ảnh SEM ở chế độ phân giải cao như trên Hình 2.24, ta thấy 
rõ các quả cầu này được bồi đắp nên từ những vảy nhỏ. Để khẳng định 
điều đó nghiên cứu sinh đã tiến hành xử lý bột cácbon tạo được trong môi 
trường dung môi, kết quả cho thấy các quả cầu cácbon đã vỡ thành các hạt 
nhỏ có kích thước dưới 50 nm (Hình 2.25). 
 59 
 Hình 2.25: Ảnh TEM quả cầu cácbon tan trong dung môi. 
 Bước tiếp theo, tiến hành xử lý bột cácbon ở nhiệt độ 1000oC trong 
môi trường khí CO2. Khi đó lộ ra rất rõ trên ảnh SEM phân giải cao cấu 
trúc nano của các hạt cácbon: trên các Hình 2.26 có thể thấy các quả cầu 
cácbon lớn sau khi xử lý chuyển thành những vảy tròn cácbon có đường 
kính cỡ 50 – 100 nm và có chiều dày nhỏ hơn rất nhiều so với đường kính 
của chúng, chỉ cỡ 10 nm. Ngoài ra ta còn có thể thấy rằng chính các vảy 
này lại được tạo thành từ những hạt nano cácbon có kích thước nhỏ hơn 
nữa, chỉ vào cỡ nano mét. 
 Như vậy có thể khẳng định rằng vật liệu nano cácbon thu được có 
kích thước hạt kết tinh rất nhỏ, chỉ vào cỡ nanomet, điều này là phù hợp 
với kết quả khảo sát XRD và đo diện tích bề mặt riêng (200 - 400 m2/g) 
của vật liệu nano cácbon chế tạo được. 
 60 
 Hình 2.26: Ảnh SEM của vật liệu nano cácbon sau khi xử lý. 
2.6.2.3. Khảo sát bằng phương pháp từ kế mẫu rung 
 Hình 2.27 trình bày đường cong từ trễ của vật liệu nano cácbon thu 
được. Trên hình này ta thấy rõ vật liệu nano C nhận được là vật liệu nghịch 
từ. Điều này là hợp lý vì xét về nguyên tắc nguyên tử cácbon phải có tính 
nghịch từ và vật liệu cácbon nguyên chất phải là vật liệu nghịch từ. 
 0.06
 MAU 01- F01
 0.00
 M (emu/g)M 
 -0.06
 -10000 -5000 0 5000 10000
 H (Oe)
 Hình 2.27: Đường cong từ trễ của vật liệu nano cácbon chế tạo được. 
 61 
2.7. Kết luận chương 2 
 Chương 2 của luận án trình bày sơ đồ công nghệ chế tạo được vật 
liệu nano cácbon và các vật liệu nano từ tính. 
 Sử dụng các thiết bị công nghệ trên, đã nghiên cứu chế tạo được vật 
liệu cácbon và các vật liệu từ tính như Zn0.5Ni0.5Fe2O4, Zn0.5Mn0.5Fe2O4, 
BaCo ferrite, multiferroic BCFO. 
 Khảo sát cấu trúc tinh thể, hình thái học và kích thước hạt của các vật 
liệu tạo được bằng các phương pháp nhiễu xạ Rơnghen, hiển vi điện tử 
quét, hiển vi điện tử truyền qua. Kết quả khảo sát cho thấy các vật liệu thu 
được có kích thước nanomét. 
 Tiến hành khảo sát tính chất từ của các vật liệu nano thu được. Kết 
quả cho thấy các vật liệu Ni0.5Zn0.5Fe2O4, Zn0.5Mn0.5Fe2O4 là các vật liệu 
siêu thuận từ, BaCo ferrite, multiferroic BCFO là vật liệu từ cứng. 
 Vật liệu nano từ và nano cácbon được sử dụng để chế tạo mẫu RAM 
đơn lớp, đo tham số điện, từ của chúng nhằm xây dựng ngân hàng dữ liệu 
vật liệu sẽ được trình bày trong chương 3 của luận án. 
 62 
 Chương 3: ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐIỆN TỪ VÀ XÂY 
 DỰNG NGÂN HÀNG DỮ LIỆU VẬT LIỆU 
3.1. Giới thiệu 
 Giống như bất kỳ sản phẩm nào khác, thiết kế của một loại vật liệu 
hấp thụ sóng radar phụ thuộc rất nhiều vào mục đích ứng dụng. Căn cứ 
vào mục đích ứng dụng và trên cơ sở những đặc tính của vật liệu cho phép 
xây dựng một hoặc một số cấu hình để sản xuất vật liệu RAM. Khi đã xác 
định mục sử dụng chúng ta phát triển một thiết kế hay một ý tưởng phù 
hợp với ứng dụng đó. Như vậy việc xác định các đặc tính của vật liệu nói 
chung và các thông số điện từ nói riêng của vật liệu là một yêu cầu quan 
trọng để thiết kế và sản xuất RAM. Vật liệu dạng hạt được đặc trưng bởi 
hai thông số quan trọng là hệ số điện môi phức và độ từ thẩm phức, trong 
khi các tấm mỏng lại đặc trưng bởi trở kháng phức. Các đại lượng này 
được xác định bằng một số kỹ thuật cơ bản được nêu ra trên Hình 3.1 [8, 
9, 34, 48]. 
 - Kỹ thuật “Bản cực song song” còn được gọi là phương pháp điện 
dung. Trong phương pháp này, người ta sử dụng một tụ điện phẳng song 
song, với các mẫu cần đo kẹp ở giữa hai bản. Thiết bị đo chính được sử 
dụng trong phương pháp này là máy đo tổng trở (RLC – meter) hoặc máy 
phân tích trở kháng. Kỹ thuật “bản cực song song” là phương pháp có độ 
chính xác cao, thường được sử dụng cho dải tần số thấp, dưới 30 MHz và 
thích hợp đối với việc khảo sát các mẫu có dạng tấm phẳng, mỏng. 
 Trong phương pháp này, để khảo sát các thông số vật liệu, người ta 
sử dụng một cáp đồng trục gắn với máy phân tích mạng. Phương pháp 
 63 
thích hợp đối với khảo sát vật liệu là các chất lỏng hoặc chất rắn mềm. 
Cũng có thể sử dụng được cho các vật liệu cứng có dạng tấm phẳng. 
 - Phương pháp đầu dò đồng trục là phương pháp đo không phá hủy, 
có dải tần rộng, và là phương pháp tốt nhất để khảo sát các vật liệu có độ 
tổn hao lớn. 
 Hình 3.1: Một số kỹ thuật cơ bản đánh giá thông số điện từ của vật liệu 
 - Kỹ thuật “Hốc cộng hưởng”: Trong phương pháp này, người ta sử 
dụng một hộp cộng hưởng được kết nối với máy phân tích mạng để đo tần 
số cộng hưởng và năng lượng lưu trữ của hộp trong hai trường hợp, khi 
hộp cộng hưởng trống và khi hộp có chứa mẫu đo. Trên cơ sở các số liệu 
đo, người ta tính được hệ số điện môi của mẫu. Ưu điểm của phương pháp 
 64 
này là có độ chính xác cao, rất thích hợp cho việc khảo sát các vật liệu có 
độ tổn hao thấp. 
 - Kỹ thuật “Đường truyền”: Phương pháp này có thể sử dụng nhiều 
đường truyền tín hiệu khác nhau kết nối với máy phân tích mạng để khảo 
sát mẫu đo. Đường truyền có thể là dây đồng trục, ống dẫn sóng... Kỹ thuật 
này cho phép đo chính xác nhất độ từ thẩm và hệ số điện môi tỷ đối của 
mẫu vì nó hạn chế tối đa sự mất mát năng lượng từ hệ thống, do đó làm 
giảm nguy cơ tổn thất năng lượng do không tồn tại trong các mẫu thử 
nghiệm. Kỹ thuật này cũng cho phép đánh giá chính xác các thông số của 
vật liệu vì các phép đo được xây dựng trên một nền tảng lý thuyết vững 
chắc và đúng đắn. Thiết bị đo khá nhỏ gọn, phù hợp với các phòng thí 
nghiệm vừa và nhỏ. Phương pháp “Đường truyền” là phương pháp đo dải 
rộng với dải tần từ 50 MHz đến 75 GHz và là phương pháp đo thích hợp 
nhất để khảo sát các vật liệu có độ tổn hao trung bình và thấp, là các vật 
liệu rắn, dễ gia công cơ khí. 
 - Kỹ thuật “Không gian tự do” bao gồm hai phương pháp chính là 
“Vòm NRL” (NRL arch) và “Truyền qua trong không gian tự do” 
(Transmission Free-Space), được ứng dụng đối với các mẫu có kích thước 
lớn và vùng tần số cao hơn. Trong phương pháp này, người ta sử dụng hai 
ăng-ten thu, phát tín hiệu gắn với máy phân tích mạng. Kết quả, hệ số điện 
môi và độ từ thẩm được suy ra trên cơ sở tính toán sử dụng tín hiệu tổn 
hao phản xạ và tổn hao truyền qua thu được. Đây là phương pháp chủ đạo 
được sử dụng trong nghiên cứu vật liệu hấp thụ radar, các lớp phủ, sơn 
hấp thụ radar dùng cho các vũ khí, khí tài quân sự. Phương pháp không 
gian tự do là phương pháp đo không tiếp xúc, và là phương pháp đo tốt 
nhất đối với việc khảo sát các mẫu phẳng, rộng và nhiệt độ cao. 
 65 
 Các phương pháp đánh giá thông số điện từ liên quan trực tiếp đến 
khả năng hấp thụ sóng điện từ được nêu ra trên đây đều là các phương 
pháp truyền thống. Đa phần các phương pháp này đều dựa trên đặc trưng 
cơ bản hoặc là tổn phản xạ, hoặc tổn hai truyền qua và thậm chí sử dụng 
cả hai đặc trưng này. Trước đây các phép đo được tiến hành đối với các 
dải tần số tương đối hẹp bởi sự hạn chế về thiết bị thí nghiệm cũng như 
thời gian cho phép thiết lập và điều chỉnh thiết bị. Trong những năm gần 
đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật vi xử lý, công nghệ truyền 
dẫn và các thiết bị lưu trữ, các phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở 
các nước phát triển, phục vụ rất hiệu quả cho nghiên cứu khoa học nói 
chung và nghiên cứu về vật liệu hấp thụ sóng điện từ nói riêng. 
 Ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu về vật liệu hấp thụ sóng điện từ mặc 
dù đã được khởi động một thời gian song việc nghiên cứu một các bài bản 
thì còn hạn chế, cùng với đó là các phương tiện, thiết bị phục vụ nghiên 
cứu hầu như chưa được trang bị. 
 Trong chương này tác giả trình bày hai phương pháp được sử dụng 
để đo đạc thông số của vật liệu phục vụ nghiên cứu của luận án là phương 
pháp “không gian tự do” và phương pháp “đường truyền”. 
3.2. Phương pháp không gian tự do. 
 Để khảo sát các tính chất của vật liệu, đánh giá khả năng hấp thụ, 
kiểm soát chất lượng hoặc phát triển sản phẩm RAM đòi hỏi tối thiểu các 
phép đo, thao tác thử nghiệm dữ liệu và thường hạn chế sử dụng nhiều 
thiết bị tinh vi. Vì vậy, phương pháp “Không gian tự do” là một lựa chọn 
tối ưu. 
 Đối với phương pháp vòm NRL, hệ thống thiết bị đo, các ăng-ten 
thu, phát và giá đặt mẫu trong một giới hạn không gian tương đối nhỏ 
chính vì vậy gọi là phương pháp không gian tự do cũng chưa hẳn là tuyệt 
 66 
đối chính xác. Tuy nhiên phương pháp này lại cho một kết quả đo đáng 
tin cậy nếu vận hành và thao tác đo chuẩn cùng với chi phí khá thấp. 
Ngược lại phương pháp không gian tự do được thực hiện trong điều kiện 
mô phỏng khắt khe, các thông số về khoảng cách và kích thước mẫu tuân 
thủ theo những quy tắc nhất định. 
3.2.1. Phương pháp vòm NRL 
 Phương pháp vòm NRL nghiên cứu vật liệu hấp thụ được phát triển 
tại Viện Công nghệ Massachusetts vào những năm 1940. Phiên bản đầu 
tiên được thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân - US, và 
các sản phẩm đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng tại đây [88]. 
 Hình 3.2: Hệ thống dùng cho phương pháp “Vòm NRL” 
 Sơ đồ hệ thống thiết bị đo được mô tả trên Hình 3.2, bao gồm một 
máy phát tín hiệu điều biến âm thanh radio RF nối với ăng-ten phát thông 
qua bộ suy giảm biến đổi. Tín hiệu phản xạ trên mẫu đo được gửi tới ăng-
ten thu nối với bộ tách sóng tinh thể cuối cùng truyền tới thiết bị khuếch 
đại để khuếch đại tín hiệu tới mức có thể đo được. Tín hiệu đầu được chỉnh 
 67 
lưu và hiển thị trên màn hình máy phân tích mạng theo đơn vị dB. Các yêu 
cầu về nguồn điện của hệ thống rất nhỏ vì tổng số đường truyền rất ngắn 
đồng thời các tín hiệu khá mạnh. 
 Khoảng cách giữa hai ăng-ten không nhỏ hơn kích thước loa của ăng-
ten, vì vậy không thể thực hiện được phép đo đối với tín hiệu sóng điện từ 
với góc tới 0 độ. Tuy nhiên, với phép đo có góc tới đủ nhỏ trong hầu hết 
các trường hợp cho kết quả đánh giá hấp thụ khá chính xác. 
 Vòm hình bán nguyệt có chiều cao không quá 1,8 m được gắn với 
một trụ ngắn kim loại tại tâm của vòm làm giá đỡ mẫu đo. Thông thường 
mẫu được đặt trên đế kim loại có kích thước tiêu chuẩn 30 cm x 30 cm, đế 
kim loại này bên cạnh việc làm cho tín hiệu sóng điện từ truyền tới sau 
khi qua mẫu đo sẽ phản xạ hoàn toàn còn một mục đích là dùng để hiệu 
chuẩn hệ thống trước khi đo. Trong một số trường hợp giá đỡ được thiết 
kế cố định để hiệu chuẩn cũng như đo mẫu, tuy nhiên trong các trường 
hợp khác giá đỡ để trên trụ có thể điều chỉnh độ cao tương đối so với vòm 
bán nguyệt. 
 Trước tiên điều chỉnh bộ suy giảm và thiết lập trạng thái cho các thiết 
bị nhận tín hiệu sao cho màn hình hiển thị chế độ "comfortable" với một 
đế kim loại đặt trên bệ đỡ. Sau khi thiết lập không được thay đổi các chế 
độ cài đặt này trừ khi chúng ta phát hiện có thay đổi về nguồn định mức 
hoặc là độ nhạy của thiết bị thu. Bước thứ hai là lắp đặt mẫu lên đế kim 
loại và tiến hành đo đạc, khảo sát tín hiệu suy hao đầu ra. So sánh tín hiệu 
giữa hai lần đo ta đánh giá được mức độ hấp thụ tín hiệu sóng điện từ của 
mẫu đo. Các bước này được lặp lại đối với các mẫu đo khác nhau. 
Cũng cần lưu ý rằng nếu tín hiệu đầu ra thay đổi ít hơn so với dải động 
của bộ tách sóng tinh thể thì chúng ta có thể đo trực tiếp mà không cần 
hiệu chỉnh bộ suy giảm biến đổi. Như đã trình bày ở trên, bước đầu tiên 
 68 
chúng ta cần hiệu chỉnh bộ suy giảm nhưng khi đã đạt được chế độ 
"comfortable" trên màn hình thì không cần phải hiệu chỉnh bộ suy giảm 
nữa. 
3.2.2. Phương pháp “Đo lường không gian tự do” 
 Đây là một biến thể của phương pháp “Đường truyền”. Phương 
pháp không gian tự do có thể đo chính xác thông số điện từ của các vật 
liệu dị hướng, không đồng nhất như gốm sứ, vật liệu tổng hợp, vv [86, 
89]. 
 Sơ đồ khối và hình ảnh hệ đo của thiết bị dùng cho phương pháp đo 
lường không gian tự do được mô tả trên Hình 3-3 bao gồm: Một phân tích 
mạng, thông thường là máy phân tích mạng Agilent PNA; một đế cố định 
và thay đổi vị trí của mẫu đo; hai ăng-ten điện từ và phần mềm Agilent 
85071E. 
 (a) (b) 
 Hình 3.3: Sơ đồ khối (a) và hình ảnh thực tế (b) hệ thống thiết bị của 
 phương pháp Đo lường không gian tự do 
 69 
 Hai ăng-ten điện từ được sử dụng như các máy phát và thu tương 
ứng, ứng với mỗi dải tần khác nhau có thể sử dụng các ăng-ten có kích 
thước và thông số khác nhau. 
 Các mẫu đo được đặt vuông góc với mặt phẳng ngang; nằm giữa hai 
ăng-ten thu phát tín hiệu đặt đối điện nhau và kết nối với máy phân tích 
mạng. Trước khi đo phải tiến hành hiệu chuẩn máy VNA bằng cách thực 
hiện phép đo đối với không khí, nhằm loại bỏ sự ảnh hưởng của các tạp 
do đế đặt mẫu tạo ra. Đồng thời cũng nên sử dụng chức năng “Ngưỡng 
miền thời gian” với mục đích loại bỏ tạp do mẫu đo đem đến dù biết rằng 
với độ dày thích hợp của mẫu thì có thể tránh được điều này. Nó cũng loại 
bỏ được sự nhiễu xạ gây ra bởi các cạnh loa của ăng-ten. Tính năng 
ngưỡng miền thời gian của PNA còn cho phép quyết định vị trí của mẫu; 
đồng thời phải đảm bảo độ lệch trung bình của tổn hao phản xạ giữa vật 
liệu kim loại và vật liệu phi kim không nhỏ hơn 40 dB. 
Để đạt được kết quả hoàn hảo thì cần tuân thủ các điều kiện về khoảng 
cách như sau [104]: 
- Yêu cầu về trường xa: Đảm bảo sóng được truyền tới mẫu là sóng phẳng, 
khoảng cách d giữa ăng-ten và mẫu phải thỏa mãn điều kiện d > 2D2/λ; 
trong đó λ là bước sóng, D là kích thước lớn nhất của ăng-ten hoặc mẫu. 
Đối với loa ăng-ten là hình tròn thì D là đường kính của loa. Nếu loa ăng-
ten là hình chữ nhật thì D là chiều dài của đường chéo. 
- Kích thước mẫu: Nếu kích thước mẫu nhỏ hơn rất nhiều so với bước 
sóng thì tín hiệu phản xạ trên mẫu giống như phản xạ từ một điểm; vì vậy 
để đạt được kết quả chính xác thì kích thước của mẫu phải lớn hơn bước 
sóng. 
 70 
- Môi trường đo: Toàn bộ hệ thống phải được đặt trong phòng tối; cũng có 
thể sử dụng chức năng "Ngưỡng miền thời gian" để loại bỏ tạp từ môi 
trường và ảnh hưởng của các thiết bị xung quanh. 
 Sau khi hoàn tất quá trình hiệu chuẩn và thiết lập hệ thống, tiến hành 
đo đạc, khảo sát và thu được các tín hiệu tổn hao phản xạ và tổn hao truyền 
qua nhận được dưới dạng tham số S. Sử dụng các tham số S11, S21 thu 
được, có thể tính toán hệ số điện môi và độ từ thẩm của mẫu RAM bằng 
công thức Nicolson-Ross-Weir (NRW) [63, 80]: 
 V1 = S 21 + S 11 , V 2 = S 21 - S 11 (3.1) 
 1 V  V 1 V  V
 X 1 2 , Y 1 2 (3.2) 
 VVVV1 2 1 2
Từ (3.1) và (3.2) có thể tính hệ số phản xạ G và hệ số truyền qua Z: 
 Z X X22 1;G Y Y 1 (3.3) 
Việc lựa chọn dấu căn cứ vào điều kiện Z1 và G1 . 
Bên cạnh đó chúng ta cũng có thể tính toán G và Z thông qua hai công 
thức tương đương: 
 VGZV 
 Z 12 ;G (3.4) 
 1 G  V12 1 Z  V
Từ (3.1-3.4) tính được số sóng: 
 1 1 V 1 G 
 k  1 (3.5) 
 jd 1 GV1
Cuối cùng tính được giá trị của độ từ thẩm µr và hệ số điện môi εr: 
 2
 2 1 V2 k 1
 rr ,  (3.6) 
 jk0 d 1 V 2 k 0  
Trong đó k0 = 2πf/c , c là vận tốc ánh sáng, d là độ dày của mẫu. 
 71 
3.3. Phương pháp đường truyền 
3.3.1. Lý thuyết đường truyền 
3.3.1.1. Các hệ thức cơ bản 
 Điện áp tại điểm có tọa độ z bất kỳ trên đường truyền có thể biểu diễn 
dưới dạng tổng của các điện áp do sóng tới và sóng phản xạ gây ra: 
 zz
 V z Vir e V e (3.7) 
trong đó Vi, và Vr là điện áp tới và điện áp phản xạ, có thể nhận các giá trị 
phức. Các chỉ số i và r lần lượt ứng với sóng tới và sóng phản xạ. Tương 
tự, các dòng điện chạy qua các vật dẫn của đường truyền có thể được biểu 
diễn dưới dạng sau: 
 zz 
 (3.8) 
 I z Vi e V r e / Z 0
Trong đó Z0 là trở kháng đặc trưng của đường truyền. Do các số hạng thứ 
2 trong các biểu thức (3.7) và (3.8) là ứng với sóng phản xạ, nên dấu của 
chúng trong các biểu thức này ngược nhau. 
Khi đó trở kháng tại bất kỳ điểm z nào dọc theo đường truyền được xác 
định bằng cách lập tỷ số (3.7) và (3.8): 
 zz 
 Vir e V e
 Z z Z0 zz (3.9) 
 Vir e V e
Khi nghiên cứu về đường truyền, ta luôn quan tâm đến giá trị của trở kháng 
tại hai điểm đặc biệt trên đường truyền, đó là tại điểm cuối (nơi có tải) của 
đường truyền và tại điểm cách tải đó một khoảng bằng d về phía nguồn. 
Nếu kí hiệu trở kháng tải bằng ZL, chúng ta có thể đặt z = 0 tại tải và tính 
được hệ số phản xạ điện áp của tải Vr/Vi như sau: 
 VZZr L 0
  L (3.10) 
 VZZi L 0
Bằng cách cho z = - d và thế giá trị Vr/Vi của (3.10) vào (3.9), ta được: 
 72 
 ZL0 cosh d - Z sinh d 
 ZZin 0 (3.11) 
 Z0L cosh d - Z sinh d
trong đó Zin là trở kháng Z(-d) của đường truyền tại điểm nằm cách tải một 
đoạn bằng d về phía nguồn. 
 Các biểu thức (3.10) và (3.11) là những hệ thức quan trọng nhất được 
sử dụng trong quá trình đo mẫu kiểm tra bằng phương pháp đường truyền. 
Đây là cơ sở lý thuyết để thiết lập mối quan hệ giữa trở kháng đầu vào 
của đường truyền với chiều dài d và trở kháng đầu ra, tức là trở kháng của 
tải ở cuối đường truyền. 
3.3.1.2. Các đường TEM và ống dẫn sóng 
 Có hai loại đường truyền thường được sử dụng để đánh giá tính chất 
điện từ của các vật liệu khối, đó là đường truyền trường ngang (Line with 
transverse electric and magnetic fields –TEM Line) và ống dẫn sóng hình 
chữ nhật (rectangular waveguide). 
 (a) (b) (c) 
 Hình 3.4: Phổ đường sức điện trường và đường sức từ trường 
 Đường truyền TEM bao gồm ba loại là cáp đồng trục (Hình 3.4a), 
đường dây đôi (Hình 3.4b) và đường truyền hai dải phẳng song song (Hình 
3.4c). Bên trong đường truyền TEM, cả điện trường lẫn từ trường đều 
vuông góc với đường truyền, như trình bày trên Hình 3.4. Điều đó khiến 
 73 
cho năng lượng lan truyền bên trong đường truyền TEM giống hệt như lan 
truyền bên trong một môi trường rộng vô hạn được choán đầy hoàn toàn 
bởi vật liệu. 
 Ngược lại, các trường ở bên trong các ống dẫn sóng bắt buộc phải có 
cả thành phần hướng dọc theo phương truyền cũng như thành phần hướng 
vuông góc với phương truyền đó. Về mặt toán học, sự tồn tại của các thành 
phần trường dọc này được biểu diễn dưới dạng một cặp sóng zigzag trong 
ống dẫn sóng (Hình 3.5). Điều này là do ống dẫn sóng chỉ có một biên dẫn 
điện, dẫn đến hậu quả là ít nhất phải tồn tại hai sóng để thỏa mãn điều kiện 
biên đối với điện trường, đó là thành phần tiếp tuyến của điện trường phải 
bằng không tại các vách dẫn điện của ống dẫn sóng. Khi tần số giảm xuống 
dưới một giá trị tần số cắt xác định, cặp sóng không còn thỏa mãn các điều 
kiện biên điện từ và sự lan truyền hầu như dừng lại, kết quả là năng lượng 
không được truyền từ đầu vào đến đầu ra của ống. Điều này hạn chế băng 
thông có sẵn để đo các thông số điện từ của các vật liệu khối trong các ống 
d