Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов

Авторы патента:

G01R29/12 - для измерения электростатических полей

Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия . Устр-во содержит два изме рительных зонда 1 и 2, исследуемый диэлектрик 3, проводящую подложку 4, дополнительньШ у-ль 5, задающий г-р 6, у-ль 7, фильтр нижних частот 8, индикатор 9. С целью повьшения точности и быстродействия в него введе- |Ны последовательно соединенные поло сно-пропу екающий фильтр (ШФ) 10, сумматор (с) 1I и блок детектирова

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

74152 А1 (19) (11) (51) 4 С 01 Е 29/12

3CF! ":!" :";.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4103718/24-09 (22) 05.08.86 (46) 15.02,88, Бюл. У 6 (71) Научно-исследовательский инсти.тут механики и физики Саратовского государственного университета им. Н.Г.Черньппевского (72) В.Л.Грищенко, Н.Ф.Демидов, И.А.Матвеева и О.Н.Кушнаренко (53) 621.317.328(088.8) (56) Журнал технической физики, 1984, т.54, вып.8, с.1479-1487.

Информационный листок ОНТД

1(29-82 НТД.Сер. 12, Саратовский межотраслевой территориальный центр НТИ и пропаганды, Саратов, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОВЕ РХНОСТНЫХ

ЗАРЯДОВ (57) Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения вЂ” повышение точности и быстродействия. Устр-во содержит два измерительных зонда 1 и 2, исследуемый диэлектрик 3, проводящую подложку 4, дополнительнйй у-ль 5, задающий r-p

6, у-ль 7, фильтр нижних частот 8, индикатор 9. С целью повышения точности и быстродействия в него введены последовательно соединенные полосно-пропускающий фильтр (ППФ) !О, сумматор (С) 11 и блок детектирова- Е

13741 ния 12, а также селективный усилитель 13 и второй блок детектирования 14. С ППФ 10 на первый вход С ll поступает выделенный сигнал с частотой задающего г-ра 6, модулированный сигналом, соответствующим потенциальному рельефу диэлектрика. На второй вход С ll подается сигнал с измерительного зонда 2. Т.обр., разница между двумя сигналами на выходе С 11 соответствует диэлектрической прони52 цаемости исследуемого диэлектрика 3 и его толщине и при определенииплотности распределения зарядов на поверхности диэлектрического слоя исключается необходимость проведения дополнительных измерений толщины слоя и расстояния между измерительными зондами и подложкой. Это приводит к увеличению быстродействия и снижению погрешности измерений.

1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного измерения плотности зарядов на заряженных поверхностях диэлектрических и высокоомных полу- 5 проводниковых слоев.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства

10 для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов.

Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов содержит первый и второй измерительные зонды 1 и 2, выполненные в виде тонких проводников, помещенных в металлические экраны. Между ними расположен исследуемый диэлектрик 3, 0 расположенный на проводящей подложке

4, к которой через дополнительный усилитель 5 с регулируемым коэффициентом передачи подключен задающий генератор 6. Первый измерительный зонд

1 расположенный над диэлектриком 3, подключен через усилитель 7 с регули.руемым коэффициентом передачи и фильтр 8 нижних частот к индикатору

9. Кроме того, выход усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи через полосно-пропускающий фильтр 10

° соединен с первым входом сумматора

11, выход которого через первый блок

12 детектирования соединен с управляющим входом усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи.

Второй измерительный зонд 2, расположенный со стороны проводящей

2 подложки 4, подключен через селективный усилитель 13 к второму входу сумматора 11 и через второй блок 14 детектирования соединен с управляющим входом дополнительного усилителя

5 с регулируемым коэффициентом передачи.

Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов работает следующим образом.

Плотность поверхностного заряда измеряется зондовой системой (первый и второй. измерительные зонды 1 и 2), перемещающейся относительно поверхности носителя потенциального рельефа, а именно диэлектрика 3 на проводящей подложке 4. На проводящую подложку 4 подается от задающего генератора. 6 через дополнительный усилитель 5 с регулируемым коэффициентом передачи переменное напряжение. В зондовой системе наводится сигнал, несущий информацию о плотности распределения заряда по поверхности предварительно заряженного исследуемого диэлектрика 3, о толщине и диэлектрической проницаемости этого слоя. Наведенный сигнал с первого измерительного зонда, расположенного со стороны диэлектрика 3, поступает на вход усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи. Дальше сигнал поступает на два фильтра: фильтр 8 нижних частот и полосно-пропускающий фильтр 10. Через фильтр 8 нижних частот и полосно-пропускающий фильтр

10. Через фильтр 8 нижних частот на индикатор 9 поступает сигнал, несу1374152

1О

45 щий информацию о плотности распределения заряда. А с полосно-пропускающего фильтра 10 на первый вход сумматора 11 поступает выделенный сигнал с частотой задающего генератора 6, модулированный сигналом, соответствующим потенциальному рельефу диэлектрика. На второй вход сумматора через селективный усилитель

13, настроенный на частоту задающего генератора 6, подается компенсирующий сигнал с второго измерительного зонда 2, расположенного со стороны проводящей подложки 4. Первый и второй измерительные зонды 1 и 2 находятся на одинаковом расстоянии от проводящей подложки 4 и перемещаются синхронно и симметрично относительно нее. Таким образом, разница между двумя сигналами, полученная на выходе сумматора 11, соответствует диэлектрической проницаемости исследуемого диэлектрика 3 и его толщине.

При исследовании диэлектриков с из- 25 вестной диэлектрической проницаемостью выходной сигнал сумматора 11 отслеживает изменение толщины диэлектрика 3. Этот сигнал преобразуется в постоянный с помощью блока 12 детек- 3р тирования и подается на управляющий вход усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи, через который передается информация с зонда 1, расположенного со стороны диэлектрика 3. 3, Усилитель 7 с регулируемым коэффициентом передачи уменьшает или увели чивает проходящий через него сигнал, чем достигается независимость полезной информации о распределении плот- 40 ности заряда от толщины диэлектрика

Аналогично работает схема управления в цепи второго измерительного зонда 2. На управляющий вход дополнительного усилителя 5 с регулируемым коэффициентом передачи с зонда 2 через второй блок 14 детектирования поступает сигнал, соответствующий расстоянию зондов 1 и 2 от проводящей подложки 4. Тогда напряжение, подава-5О емое с задающего генератора 6 на проводящую подложку 4, регулируется так, чтобы измеряемые параметры не зависели от расстояния первого и второго измерительных зондов 1 и 2 от проводящей подложки 4.

Таким образом, при определении плотности распределения зарядов на поверхности диэлектрического слоя с помощью предлагаемого устройства исключается необходимость проведения дополнительных измерений толщины слоя и расстояния между измерительными зондами и подложкой. Это приводит к увеличению быстродействия процесса измерения и снижению погрешности измерений устройства для бесконтактно- го измерения плотности поверхностных зарядов °

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов, содержащее последовательно соединенные первый измерительный зонд, размещенный со стороны исследуемого диэлектрика, расположенного на проводящей подложке, и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, фильтр нижних частот и индикатор, второй измерительный зонд и задающий генератор, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия, введены последовательно соединенные полосно-пропускающий фильтр, сумматор и первый блок детектирования, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, при этом вход полосно-пропускающего фильтра подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а второй вход сумматора через введенный селективный усилитель подключен к второму измерительному зонду, расположенному со стороны проводящей подложки, и входу введенного второго блока детектирования, выход которого подключен к управляющему входу введенного дополнительного усилителя с регулируемым коэффиt циентом передачи, выход которого соединен с проводящей подложкой, а вход, подключен к задающему генератору.

Устройство градуировки измерителей напряженности электрического поля промышленной частоты // 1366971

Способ определения распределения потенциалов электростатического поля // 1365000

Изобретение относится к области эл

Устройство для измерения напряженности электростатического поля // 1355950

Изобретение относится к электроизмерениям

Способ измерения напряженности и визуализации электрического поля // 1354140

Изобретение относится к технике измерений и повышает чувствительность и разрешающую способность

Способ определения плотности заряда в плоских диэлектриках // 1352411

Устройство для измерения напряженности электрического поля // 1352410

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электростатических полей

Устройство для визуализации электромагнитного поля в открытом резонаторе // 1352409

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и обеспечивает повышение быстродействия

Гидромодуляционный преобразователь // 1348750

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для измерения постоянного и медленно меняющегося электрического поля в проводящей среде

Устройство для измерения поверхностного потенциала // 1345144

Прибор "гел" для измерения межатомно-молекулярного электрического поля // 2110807

Изобретение относится к приборам, измеряющим электрические и электромагнитные поля

Способ измерения потенциала на поверхности диэлектрических образцов и устройство для его осуществления // 2118830

Изобретение относится к физике, в частности к методам измерения электрического потенциала на поверхности диэлектрических образцов

Измеритель заряда статического электричества // 2196339

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, может быть использовано для контроля объемного заряда статического электричества в потоках движущихся диэлектрических жидкостей (светлых нефтепродуктов) или в потоках аэродисперсных сред

Устройство для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля // 2199761

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля при проведении метеорологических, геофизических, биоэнергетических исследований, а также для оценки экологического состояния поверхности Земли и атмосферы

Способ измерения напряженности электрического поля // 2200330

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью

Устройство для измерения напряженности электростатического поля // 2212678

Способ измерения напряженности электрического поля // 2214611

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью

Бесконтактный способ определения потенциалов заряженной поверхности объекта и устройство для его осуществления // 2223511

Измеритель электрического потенциала со сканированием // 2225622

Способ измерения параметров остаточного заряжения плоских диэлектриков // 2231804

Изобретение относится к электротехническим измерениям, предназначено для измерения поверхностной плотности реального (полного) заряда и его среднего положения, а также поверхностных плотностей эффективных зарядов плоских диэлектриков и может быть использовано при диагностике остаточного заряжения различных диэлектрических материалов (электретов)