Измерительная ячейка

 

1 533889

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.04.74 (21) 2020961/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.76. Бюллетень № 40

Дата опубликтхвания описания 13.10.76

) М. Кл. G 01R 31/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

) УДК 621.317.74 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А. Беркович и А. М. Фомин

Казанский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ульянова-Ленина (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах для исследования диэлектрических свойств полупроводников и диэлектриков в широком частотнотемпературном диапазоне.

Известны измерительные ячейки, представляющие вакуумную колбу, состоящую из двух частей, соединенных посредством вакуумного уплотнения, в верхней части которой впаяны выводы электродов и термопар, а в нижней части размещен узел электродов с держателями образца и внутренним нагревателем.

Однако такие измерительные ячейки сложны в изготовлении и использовании, не позволяют быстро менять образцы, обладают большой температурной инерцией и низкой помехозащищенностью, не позволяют измерять высокоомные образцы и работать на переменном токе из-за неоднородности электрического поля между электродами.

Цель изобретения — расширение диапазона измерсний и повышение надежности в работе.

Это достигается тем, что предлагаемая измерительная ячейка снабжена неподвижным кольцевым электродом, внутри которого размещен измерительный электрод, а на наружной и внутренней поверхностях колбы нанесен металлизированный кольцевой слой, охватывающий выводы электродов.

На чертеже показана предлагаемая измерительная ячейка.

Измерительная ячейка состоит из вакуумной разъемной колбы и узла электродов, находящегося внутри вакуумной колбы. Вакуумная колба изготавливается из стекла и состоит из верхней части 1 и нижней части 2, соединенных посредством вакуумного шлифа 3. В верхней части проходят выводы 4 экранировки и термодатчика 5, а также выводы 6 электродов, диаметрально разнесенные дляуменьшения объемной проводимости изоляции. Металлизированный кольцевой слой 7 нанесен вокруг выводов электродов изнутри и снаружи верхней ",àñòè вакуумной колбы. Выводы

4 экранировки и термодатчика также защище15 ны кольцевым слоем 7 от влияния токов утечки.

Нижняя часть 2 вакуумной колбы имеет вид цилиндра. Для соединения с вакуумной системой нижней части колбы служит патрубок

8. Узел электродов подвешен на изолированных проводах 9, соединенных с выводами 4 и

6 па верхней части 1 вакуумной колбы, чтобы нс допускать касания поверхности узла электродов дна вакуумной колбы, что позволяет

25 исключить влияние поверхностных токов утечки (до 10- 4а) внутри вакуумной колбы на измерения.

Нижняя часть 2 колбы, закрепленная на амортизирующих теплоизолирующих проклад30 ках 10, присоединена к вакуумной системе патрубком 8.

40

Узел электродов состоит из верхнего диска

11, на котором закреплены направляющая втулка 12 и стойки 13, =пружины 14 на штоке подвижного потенциального электрода 15, пейодвижных измерительных электродов 6 и кольцевого электрода 17, размещенного вокруг электрода 16, закрепленных на нижнем диске 18.

Образец 19 зажимается между электродами 15 и 16 с помощью пружины 14.

Для получения низких температур служит съемный сосуд Дьюара с хладагентом (например, жидким азотом), надеваемый на нижнюю часть 2 колбы.

Нагрев колбы осуществляют с помощью съемного экранированного нагревателя 20.

При сборке узла электродов потенциальный

15, измерительный 16 электроды и кольцевой слой шлифуются и полируются совместно для устранения непараллельности и достижения высокой степени чистоты поверхности.,Положение потенциального электрода 15 относительно плоскости измерительного электрода

16 регулируется при сборке узла электродов.

Температура узла электродов измеряется термодатчиком 5, который экранирован для исключения влияния помех (наводок) в ег0 цепи на измерение малых токов (до 10 — 4 а) и на высокочастотные измерения.

Так как образец 19 имеет малые размеры (диаметр -15 мм и толщина 0,001 — 3 мм) и зажат между металлическими электродами, то температурные градиенты сведены в нем к минимуму. Точность стабилизации температуры внутри колбы +0,1 С, а точность измерения температуры +0,05 С.

Измерительная ячейка работает следующим образом.

Перед измерениями нижняя часть 2 колбы измерительной ячейки закрепляется на раме экрана (не показан) посредством прокладок

10. Патрубком 8 нижняя часть колбы присоединена к вакуумной системе. Образцы в виде спрессованной таблетки, пленки на подложке или диска помещаются в узел электродов, извлеченный из ячейки, благодаря подвески его к верхней части 1 колбы посредством соединительных проводов. Смена образца происходит быстро, поскольку один из электродов 15 выполнен подвижным. Соединение верхней 1 и нижней 2 частей происходит посредством герметизпруемого вакуумной смазкой шлифа 3.

В зависимости от требований эксперимента на нижнюю часть 2 колбы надевается либо нагреватель 20, либо сосуд Дьюара с хладагентом, что позволяет производить измерения в температурном диапазоне от — 196 до

+250 С. контроль температуры образца осуществляется термодатчиком 5.

В зависимости от характера образца измерительная учейка подключается к различным приборам. Если сопротивление образца составляет 1 — 10 ом, то измерительная ячейка подключается в плечо моста постоянного тока. Если же сопротивление образца составляет IO — 10" ом, то измерительную ячейку подключают на вход тераомметра — электрометра.

Диапазон частот от 10 гц до 10 мгц (при более высоких частотах начинает сказываться влияние распределенных индуктивностей и емкостей соединительных проводов) перекрывается: от 10 гц до 200 кгц мостами переменного тока, в плечо которых включается измерительная ячейка, от 30 мгц до 10 мгц — измерителями добротности (Q-метрами), к резонансному контуру которых подключается измерительная ячейка.

Работа с мостами переменного тока и метрами при подключении данной измерительной ячейки специфических особенностей не имеет.

Формула изобретения

Измерительная ячейка, преимущественно для исследования полупроводниковых и диэлектрических образцов, выполненная в виде размещенной в термостате и соединенной с вакуумной системой разъемной колбы, в которой соосно размещены подвижпый потенциальный и неподвижный измерительный электроды с выводами, отличающаяся тем. что, с целью расширения диапазона измерений и повышения надежности в работе, она снабжена неподвижным кольцевым электродом, внутри которого размещен измерительный электрод, а на наружной и внутренней поверхностях колбы нанесен металлизировапный кольцевой слой, охватывающий выводы электродов.

533889

14

Составитель Н. Блинкова

Редактор Е. Караулова Техред М. Семенов Корректор И. Позняковская

Заказ 2176/15 Изд. ¹ 1687 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Типография, пр. Сапунова, 2