Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда

 

Изобретение относится к электроизмереиням , является дополнительным изобретением по авт. св. № 574684 и может быть использовано в рельефографии , злектрографии и др. отраслях 1 V - :г , , Т . . fc а техники, где нербходимо измерять плотность заряда на поверхности WJэлектрика . Цель изобретения - повышение точности - достигается тем, что дополнительно возбуждают второе квазистатическое электрическое поле с другой частотой и пространственным распределением заряда относительно первого, По результатам проведенных измерений определяют плотность заряда из системы решаемых уравнений. Устройство для реализации способа содержит измерительный зонд 1, злектроды 2 и 3, измерительный электрод 4, вибратор 5, генераторы 6, 7 и 20, i избирательные усилители 8 - 12, измерительные приборы 13 - 17, Дизлек (Л трик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, имеет металлическую подложку 19, к которой подключен третий генератор 20, 1 ил, N9 О) Ю Nd К5 ш

„„SU„„1262421

15Р 4 G Ol R 29/12

А2

/ ф-ОПИСАНИЕ HSOBPETEHHR ,К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ@1

1 (6 l ) 5746 84 (21) 3698864/24-21 ,(22) 09. 11. 83 (46) 07.10.86. Бюл. У 37 (71) Саратовский сельскохозяйственный институт и Научно-исследовательский институт механики и физики при

Саратовском государственном университете (72) В. П. Пронин (53) 621, 31 7. 7(088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 574684, кл. G 01 R 29/12, 22.12.75, 1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА (57) Изобретение относится к электроизмерениям, является дополнительным изобретением по авт. св. М 574684 и может быть использовано в рельефографии, электрографии и др. отраслях техники, где необходимо измерять плотность заряда на поверхности диэлектрика. Цель изобретения — иовышение точности - достигается тем, что дополнительно возбуждают второе квазнстатическое электрическое поле с другой частотой и пространственным распределением заряда относительно первого ° По результатам проведенных измерений определяют плотность заряда из системы решаемых уравнений.

Устройство для реализации способа содержит измерительный зонд 1, электроды 2 и 3, измерительный электрод

4, вибратор 5, генераторы 6, 7 и 20, избирательные усилители 8 — 12, измерительные приборы 13 — 17. Диэлектрик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, имеет металлическую подложку 19, к которой подключен третий генератор 20. 1 ил.

1262421

I19 I29

I u I — амплитуды токов на частотах

Д соответственно v3, uJ, 2 э

Ig - амплитуда тока на частоте

Я, 50

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема устройства для иллюстрации предлагаемого способа.

Устройство содержит измерительный зонд 1, имеющий электроды 2 и 3 и из- 55 мерительный электрод 4. Измерительный зонд 1 механически соединен с вибра-. тором 5, подключенным к первому генеИзобретение относится к области электроиэмереиий, может быть использовано, например, и рельефографии, электрографии и других отраслях техники, где необходимо измерять плот- 5 ность,.заряда на поверхности диэлектрика, и является усовершенствованием способа по авт. св. 11 574684.

Цель изобретения — повышение точности йзмерений, Цель достигается тем, что дополнительно возбуждают второе квазистатическое электрическое поле, имеющее другую частоту относительно первого, и другое пространственное распределение, измеряМт переменные токи на низкой частоте, обеих высоких частотах и на комбинационных частотах и по результатам измерений определяют плотность заряда из системы уравнений 20

I<-н6МФ8,, /(И+ h. ), Х„ 0, ЙС, /dt

I,=и,аС,/de, з Cigi

I, =U„C„, где Й вЂ” толщина слоя; — диэлектрическая проницаемость;

h — среднее расстояние иэ заряО 30 женной поверхности и до точки измерений;

М вЂ” изменение при модуляции;

S - площадь измерительного элек4 трода; б — плотность заряда;

Я вЂ” частота модуляции; и) ии) - частоты первого и второго

2 квазистатических высокочастотных полей;

U, и Б — амплитуды напряжений, возбуждающих высокочастотные

ПОЛЯ;

С, и С вЂ” емкости, в .которых возбуждаются высокочастотные поля; ратору 6. Электрод 2 соединен с общей шиной. Электрод 3 соединен с вторым генератором 7. Измерительный электрод 4 подключен к входам избирательных усилителей 8 — 12 настроенных соответственно на частоты Й, uJ, „), ud„ + Q, 1 + Я, К выходам усилителей подключены измерительные приборы

13 — 17. Диэлектрик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, снабжен металлической подложкой

19, к которой подключен третий генератор 20.

Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда осуществляется следующим образом.

В области измерения, ограниченной измерительным зондом 1, возбуждают первое квазистатическое электрическое поле с частотой, при помощи генератора 7 и второе квазистатическое электрическое поле с частотой

cd при попомщи генератора 20. Возбуждаемые электрические поля складываются с электрическим полем, наведенным поверхностным зарядом диэлектрика 18, Измерительный зонд 1 приводится в колебательное движение вибратором 5 с частотой Я., определяемой первым генератором 6, На измерительном электроде 4 относительно общей шины возникает переменное напряжение, определяемое суммарным электрическим полем, модулированным с частотой .

При помощи избирательных усилителей

8-12, настроенных соответственно на частоты Q.,и1, и ) и комбинационные частоты, + ио! +2, и измерительных приборов 13-17 измеряют переменные токи, имеющие соответствующие частоты.

Суммарный ток измерительного электрода 4 зависит от всех параметров системы, влияющих на точность измере16 + 1э где ig — ток, определяемый поверхностным зарядом; ток, определяемый. другими параметрами: толщиной слоя диэлектрической проницаемостью, расстоянием от диэлектрической поверхности. до точки измерений и его изменением, площадью измерительного электрода, Указанные параметры определяют емкости между электродами 3 и 4 — С„

I, Т„

3 4 амплитуды токов на частотах соответственно ),, ),M, + .

+2, d +2; амплитуда тока на частотеИ.

Составитель А, Пучковский

Техред А.Кравчук Корректор В. Бутяга

Редактор А. Козориз

Заказ 5423/43 . Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного кола тета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1262 и между эпектродом 4 и подложкой 19

С . Зная величины U и Б, а также

1 измерив амплитуды токов, можно определить все параметры системы из уравнений 5

Ii =U, dC, /dt 9

I =ц ДС /dt s

П1С,„,1, э

По значениям С и С определяют 10 параметры H, F, g, 8 g и подставляя их в уравнение

?в Н Ео128 /СН+ Е 1 ) определяют локальную плотность поверхностного заряда по формуле 15 о--I.{Н+К1 ) /аНяа я,.

Все параметры могут быть определены с высокой точностью, так как . значения напряжений, частот генераторов, а также токов, известны. При 20 этом погрешность определения плотности поверхностного заряда не зависит от трудно учитываемых изменений параметров.

Таким образом, отличия предлагае- 25 мого способа позволяют повысить точность измерения локальной плотности поверхностного заряда. При реализации способа можно использовать возбуждение боль@его количества квазистатических электрических высокочастотных полей.

Формула изобретения

Способ измерения локальной плотно35 сти поверхности заряда по авт. св.

Ф 574684, отличающийся тем, что, с целью погашения точности

421 4 измерений, в области измерений возбуждают второе квазистатическое элек трическое поле, имеющее другую частоту относительно первого, и другое пространственное, распределение, измеряют переменные токи на низкой час- тоте, обеих высоких частот и на комбинационных частотах и по результатам измерений определяют плотность заряда из системы уравнений т =Нбя, g Я„/(Н+E.h ), I, У,dC, /dt, -П 1 С / 1 1, I3 UiС1 9

1 0 С 3, где Н вЂ” толщина слоя заряда;

Š— диэлектрическая проницаемость; — среднее расстояние от заряженной поверхности до точки измерений;

М вЂ” измерение при молудяцни;

S — площадь измерительного элек4 трода;

S — плотность заряда;

Й вЂ” частота модуляции;

1 — частоты первого и второго

g 4 квазистатических высокочастотных полей;

U,è 0 — амплитуды напряжений, возбуждающих высокочастотные поля;

С, и С вЂ” емкости, в которых возбуждаются высокочастогиые поля;