Устройство для бесконтактного измерения поверхностных распределений зарядов
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (!9) (Н) (50 4 С 01 R 29/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4122666/24-09 (22) 16.06.86 (46) 30.09.88. Бюл. В 36 (71) Научно-исследовательский -институт механики и физики при Саратовском государственном университете (22) В.Л.Грищенко, И.А.Матвеева, Л.М.Науменко и С.А.Вислова . (53) 621.317 ° 328(088.8) (56) Матвеева И.А. Метрологические свойства эондовых систем для измерения поверхностных зарядов. - Радиотехника и электроника, 1982, т. 27, В 4, с. 804-812.
Авторское свидетельство СССР
Ф 464872, кл. G 01 К 29/12, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО
ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЗАРЯДОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель иэобретенияповышение точности измерений, Устр-во содеркит зондовый датчик 1, носитель
2 зарядного рельефа, аттенюаторы 3, сумматор 4 и индикатор 5 с вариантом
6 выполнения датчика. Цель достигается за счет улучшения равномерности коэффициента передачи в заданной полосе пространственных частот с помощью .введенных аттенюаторов 3 и сумматора 4, а такие выполнения датчика 1
C в виде последовательности кольцевых 5 измерительных электродов. Устр-во по п. 2 ф-лы отличается выполнением в виде конуса центральндго кольцевого измерительного электрода датчика 1.
:1 з,п. ф-лы, 3 ип.
1427309.
Ч(г) 2 Q ð т Р (я r) 7 (2тп+1) (О) (02 " -о (2 K),— (, h) + — - —, х к-о (2 r)! где
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в репрографии, дефектоскопии, электротехнике, микроэлектронике при выполнении научных исследований.
Целью изобретения является повышение точности измерений за счет улучшения равномерности коэффициента пепередачи в заданной полосе пространственных частот.
На фиг. 1 представлена схема устройства для бесконтактного измерения поверхностных распределений зарядов; на фиг. 2 и 3 — кривые, поясняющие его работу.
Устройство содержит зондовый датчик 1, носитель 2 зарядного рельефа, аттенюаторы 3, сумматор 4, индикатор
5. Зондовый датчик может быть выполнен в виде датчика 6.
На фиг. 2 приведены графики коэф фыциентов передачи в полосе пространственных частот (О, и, ), .где кривая
7 построена для зондового датчика с 25 утопленным кольцевым измерительным электродом; кривая 8 — для датчика, у которого кольцевой измерительный электрод и электростатический экран лежат в одной плоскости, кривая 9 — для датчика с выступающим кольцевым измерительным электродом, прямая 10—
gK х Г (2а+1) х (-1) (— — ) х
1ъ О \Ъ il 1 1Р
Ч, /h = 2N-1;
- расстояние от зондового датчика 1 до поверхности носителя 2 зарядного рельефа;
N=1,2..., (2, — граничная пространственная частота пропускания;
r — текущий радиус;
Х, — функция Бесселя первого ряда;
h — толщина диэлектрического сл<ж носителя 2 .зарядного рельефа, 55 то обеспечивается постоянство коэффициента передачи измерительного устройства в заданной полосе пространственных частот. для зонда, в торцовой плоскости которого реализуется распределение потенциала в соответствии с кривой 11, представленной на фиг, 3.
Устройство для бесконтактного измерения поверхностных распределений зарядов работает следующим образом.
Зондовый. датчик 1 перемещается вдоль поверхности носителя 2 зарядного рельефа. На измерительных электродах зондового датчика 1 индуцируется сигнал, связанный с распределением исследуемого поверхностного заряда.
Сигналы, индуцированные на измерительных электродах зондового датчика поступают на входы аттенюаторов 3 и подаются с первого центрального и остальных нечетных электродов на неинвертирующий вход, а с четных — на инвертирующий вход сумматора 4. Сигнал с выхода сумматора 4 подается на индикатор 5.
Весовая функция, с которой складываются сигналы, определяется затуханием аттенюаторов 3 ° Если затухания аттенюаторов 3 сделать обратно пропорциональными от среднего значения
Ч(г) функции,О) по поверхности электро (0 . да, к которому подключен соответствующий аттенюатор 3, функция (г) / (О) осциллирующая, знакопеременная, затухающая с ростом текущей координаты I.. àêñèìàëüíîå значение функция имеет лри r = О, т.е. (p(02 = Ч нюх
Суммирование индуцированных на измерительных электродах сигналов в соответствии с весовой функцией.
cp(r) ч (0) — — обеспечивает более точное измерение распределения йоверхностного заряда.
Размеры (радиусы) электростатических заземленных экранов, между которыми расположены измерительные электроды, определяются корнями функV(r) ции
Ч(0)
09
Формула и (-1) (— — -) Г по
3 14273
Суммирование сигналов с кольцевых аксиально-симметричных измерительных электродов с весовой функцией обеспечивается подключением этих электродов к сумматору 4 через аттенюаторы 3.
Так, для (1+1) -ro электрода коэффициент ослабления сигнала определяется по формуле:
К = (2 — --r 4 r) /(гг. -гг ) 10
Т V(r) с1 (0) (+ I
I 1 где =0,1,2;
r;, r;Ä вЂ” значения i-го и (i+1)-ro нулей функции — — — (раy(r) р(0) диусы i-ro и (i+1)-го электростатистических заземленных экранов, внутренний и внешний ра» 20 диусы (i+1)-ro кольцевого измерительного электрода зондового датчика) .
Для первого центрального измерительного электрода r = О, г, с
К (2 — - rd r)/r м(г1
V(0) о н-с с( х, (2ш+1) х в=о с =с где (; /h = 2N-1;
И = 1, 2, ..., с, — расстояние от зондового 40 датчика до слоя; .
Ю вЂ” граничная пространствен7 ная частота полосы пропускания;
r — - текущий радиус-коор- 45 дината;
I, — функция Бесселя первого рода;
h — - толщина диэлектрического слоя, 50 а коэффициент ослабления каждого ат» тенюатора обратно пропорционален
q (r) среднему значению функции изобретения
1. Устройство для бесконтактного измерения поверхностных распределений зарядов, содержащее зондовый датчик и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений за счет улучшения равномерности коэффициента передачи в заданной полосе пространственных частот, в него дополнительно введен сумматор и аттенюатор, а зондо сый датчик выполнен в виде последовательности кольцевых измерительных электродов, разме1ценных аксиально-симметрично, разделенных заземленными электростатистическими экранами и подключенных к сумматору через аттенюаторы, причем первый центральный и все нечетные кольцевые измерительные электроды подключены к неинвертирующему, . а четные — к инвертирующему входам сумматора, выход которого соединен с индикатором, при котором радиусы заземленных электростатических экранов, между которыми расположены кольцевые измерительные электроды, выбраны из
I условия равенства нуля функции. м-с х 1„(и, r) х П (К e))j, С= поверхности кольцевого электрода, к которому он подключен.
2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что центральный измерительный электрод зондового датчика выполнен в виде конуса с вершиной в плоскости торца электростатических экранов и половинным углом при вершине, определяемым из соотношения 0,5 <.ctg (2, торцы боковых стенок остальных кольцевых измерительных электродов в сечении выполнены конусообразными с вершинами, расположенными в плоскости торца электростатических экранов и углом оС, таким же, как и у центрального кольцевого измерительного электрода. (427309
x/ê о,г
Фиг. z
У/У@а
Составитель Е. Скороходов
Редактор И. Рыбченко Техред М.Дидык Корректор ВР Романенко
Тираж 772 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4849/42
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
