Измеритель электростатического потенциала заряженной поверхности

 

СОЮЗ СожТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУ БЛИН

„„SU „„1262422

А1 (SO 4 С 01 R 29/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3785140/24-09 (22) 20.08.84 (46) 07.10. 86. Бюл. У 37 (72) Б.И.Тихомиров (53) 621.317.328(088.8) (56) Патент США У 3887877,кл. 330-10, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 900221, кл. С 01 R 31/00, 1982; (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО

ПОТЕНЦИАЛА ЗАРЯЖЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, повышает надежность измерителя, расширяет его Функциональные воэможности путем измерения разности потенциалов и. расширяет диапазон измерений. Измеритель содержит две металлизированные мембраны (М)

1 и 2, образующие измерительные электроды и выполненные в стенках резонаторов (Р) 3 и 4. Р 3 и 4 с элементами 13 и 14 подстройки вместе с генераторными диодами 5 и 6 образуют СВЧгенераторы, связанные через отверстия 7 и 8 с камерой 9 смесителя. Диод 10 смесителя через изолирующую втулку ll соединен с индикатором 12.

Источник питания подсоединен к выво" дам 15 и 16, пропущенным сквозь стенки Р 3 и 4, через изолирующие втулки

17 и )8. При приближении М 1 (2) к измеряемому образцу, выполненном из исследуемого материала, между их поверхностями возникает электростатическая сила, деформирующая М 1 (2), и объем P 3 (4) увеличивается. Это приводит к увеличению частоты СВЧгенераторов и раэностной частоты на выходе смесителя, которая регистриру- 3 ется индикатором 12; Чем больше элек- фу тростатический потенциал измеряемого образца, тем больше электростатическая сила и частота на выходе смесителя. Цель достигается введением двух ф

СВЧ-генераторов и смесителя. 1 э.п. ф-лы, 1 ил. М

1262422

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения электростатического потенциала заряженной поверхности диэлектрических, полупроводниковых и металлических материалов, и может быть использовано для контроля электростатических зарядов материалов.

Цель изобретения — повышение надежности, а также расширение функцио- 10 нальных воэможностей путем измерения разности потенциалов и расширение диапазона измерений.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемо- 15 го измерителя.

Измеритель электростатического потенциала заряженной поверхности содержит измерительный электрод, выполненный в виде металлизированной мемб- 20 раны 1, дополнительную металлизированную мембрану 2, образующую измерительный электрод, металлизированные мембраны выполнены в стенках резонаторов 3 и 4 соответственно. Резо- 25 наторы 3 и 4 образуют вместе с генераторными диодами 5 и 6 соответственно СВЧ-генераторы, связанные через отверстия 7 и 8 со смесительной камерой 9, образующие вместе со смеси- 30 тельным диодом 10 смеситель, выход которого через изолирующую втулку 11 соединен с индикатором 12.

В резонаторы 3 и 4 СВЧ-генераторов введены элементы 13 и 14 подстройки соответственно. Питание генераторных диодов 5 и 6 осуществляется от источника постоянного тока, подсоединенного к выводам 15 и 16, пропущенным сквозь стенки резонаторов 40

3 и 4 через изолирующие втулки 17 и 18.

В качестве генераторных диодов 5 и 6 можно использовать диоды Ганна, например, типа ЗА716, ЗА718, а в ка- 45 честве смесительного диода 7 — диоды типа 2А118А, ЗА121А. В качестве индикатора 12 может быть использован час тотомер любого типа.

Измерительные электроды выполняют- 5 ся в виде металлической или металлизированной диэлектрической мембраны.

Для получения максимальной чувствительности измерений жесткость мембраны должна быть небольшой, исходя из которой и выбирается ее толщина.

Измеритель работает следующим об ,разом.

При отсутствии внешних электрический полей включают питание и регулируют элементы 13 и 14 подстройки соответственно резонаторов 3 и 4, устанавливают на выходе смесителя разностную частоту f - "О. Затем измерительный электрод приближают к поверхности измеряемого образца,.выполненного из исследуемого материала.

При этом между поверхностями измерительного электрода и измеряемого образца возникает электростатическая сила, которая деформирует мембрану 1 измерительного электрода. Объем резонатора 3 или 4 увеличивается, что приводит к увеличению частоты СВЧгенераторов и увеличению раэностной частоты 4Е на выходе смесителя, которая регистрируется индикатором 12.

Чем больше электростатический потенциал измеряемого образца, тем больше электростатическая сила и частота на выходе смесителя. Поскольку электростатическая сила зависит также от расстояния между измерительным электродом и образцом, необходима предварительная калибровка измерителя °

При измерении разности потенциалов между двумя заряженными поверхностями измерительные электроды должны быть расположены между ними иа одинаковом расстоянии. Измеритель измеряет разность абсолютных smazeний электростатических потенциалов без учета их полярности, поэтому измеряемые поверхности должны иметь один знак (плюс или минус)..

Изобретение позволяет производить измерение с высокой степенью чувствительности и точности, особенно в области малых значений электростатических потенциалов, поскольку малые деформации измерительного электрода (при частотах СВЧ-генераторов 10 МГц и более) приводят к заметному изменению частоты gf на выходе смесителя, Изменения температуры окружающей среды в широком диапазоне мало сказываются на погрешность измерения, так как температурные нестабильности СВЧгенераторов взаимно компенсируются.

Формула изобретения

1. Измеритель электростатического потенциала заряженной поверхности, содержащий измерительный электрод и индикатор, отличающийся

Составитель А. Овчинников

Техред А. Кравчук

Редактор А.Коэориз

Корректор М Максимишинец

Заказ 5423/43

Тираж 728

BHKBIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

3 1262422 4 тем что с целью повышения надежнос- циалов и расширения диапазона измереЭ

1 ти, в нем.измерительный электрод вы- ний, в него введен дополнительный полнен i виде металлизированной мемб- СВЧ-генератор с резонатором, в стен— раны, установленной в стенке резона- ке которого установлена дополнительтора введенного СВЧ-генератора, вы- ная металлизированная мембрана, иденход которого соединен с индикатором. тичная метаплизированной мембране, \ причем резонатор СВЧ-генератора сое2. Измеритель по п.1, о т л и— динен с индикатором через введенный ч а ю шийся тем, что, с целью смеситель, второй вход которого соерасширения функциональных возможнос- >р динен с выходом резонатора дополни тей путем измерения разности потен- тельного СВЧ-генератора.