Wetenschappers van NPL hebben verbeteringen ontwikkeld aan een techniek voor het meten van diëlektrische permittiviteit en materiaalverlies bij MHz-frequenties. De gebruikte methode is vernoemd naar twee NPL-wetenschappers die in 1930 ontwikkelden, Hartshorn en Ward. De bevindingen worden gepresenteerd in de paper van het team, "Diëlektrische metingen met laag verlies in het frequentiebereik 1-70MHz met behulp van een Vector Network Analyzer, " onlangs gepubliceerd in Meetwetenschap en -technologie . Met deze methode kan de permittiviteit en het verlies van een plaat diëlektrisch materiaal die tussen de platen van een condensator is geplaatst, worden bepaald door deze te laten resoneren met een spoelinductor. De waarde van de techniek is dat zeer lage verliezen kunnen worden bepaald door kleine veranderingen in de Q-factor te meten.

historisch, de Hartshorn- en Ward-methode werd gebruikt om polyethyleen te karakteriseren dat werd gebruikt in onderzeese kabelsystemen vóór de uitvinding van glasvezelkabels. Er werd vastgesteld dat in het VK gemaakt polyethyleen een vergelijkbaar verlies had als geïmporteerd materiaal, met aanzienlijk voordeel voor de Britse economie. Er zijn nog steeds eisen voor het meten van het verlies van verliesarme polymeren die worden gebruikt in de elektronica-industrie. Een andere toepassing is het meten van het verlies van vensters die worden gebruikt in hoogvermogen radiofrequentiesystemen. Deze omvatten keramische ramen die worden gebruikt in de Joint European Torus (JET) fusiereactor om de invoer van RF-vermogen mogelijk te maken om plasma's te creëren door ion-cyclotron-resonantieverwarming (ICRH). De verliesmetingen zijn nodig om aan te tonen dat de ramen voldoende veerkracht hebben om uitval door oververhitting te voorkomen.

Het pas gepubliceerde werk beschrijft hoe een Hartshorn and Ward-systeem, vervaardigd door ERA Technology in de jaren 70, werd aangepast om een ​​Vector Network Analyzer te gebruiken in plaats van een analoge Q-meter. Het beschrijft ook hoe onzekerheden werden verbeterd door numerieke modelleringstechnieken te gebruiken om metingen te corrigeren voor het effect van randvelden rond de rand van elektroden. Een uitgebreide meetvergelijking die evaluaties van onzekerheid omvat, is opgenomen in het document. Verliestangenten kleiner dan 10 ^-5 kan worden opgelost.

Andreas Gregorius, Senior onderzoekswetenschapper, NPL stelt:"Het meten van zeer lage diëlektrische verliezen biedt unieke uitdagingen, omdat dissipatie die optreedt in monsters moet worden onderscheiden van andere bronnen van dissipatie in het experiment. Een Hartshorn en Ward-experiment werd in het digitale tijdperk gebracht, waardoor het gebruiksvriendelijker wordt en de meetonzekerheid kan worden verminderd. Ik had het geluk hulp te krijgen van twee gastarbeiders, GJ Hill en MA Barnett, met jarenlange ervaring met low-loss metingen. Dit werk heeft geleid tot een uitgebreid metrologisch document, en een geactualiseerd instrument dat nu een van de faciliteiten is die we hebben als onderdeel van het Nationaal Meetsysteem."