Устройство для измерения электрического потенциала заряженной поверхности

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

78 1 7 > 7

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 141175 (21) 2189518/26-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано231180 Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23.1180 (5 Рм. кл.з

G 01 R 29/12

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) удк

6 21 . 317. 328 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. T. Добровольскис, С. Ю. Сакалаускас и Б. М. Петротис

Я

Вильнюсский ордена Трудового Красного Знам фй";::-;,.; государственный университет им. В.Капсу,са (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

ЗАРЯЖЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения поверхностного электрического потенциала, и предназначено для исследования распределения электрического потенциала на поверхности заряженных твердых и жидких тел .

Известно устройство ля измерения поверхностного потенциала заряженных твердых тел, содержащее зонд с неподвижным измерительным электродом, окруженным экраном, имеющим форму конуса с отверстием в вершине, и усилитель с регистрирующим прибором, ко входу которого подключен измерительный элек-15 трод $1/ .

Недостатками этого устройства являются малые чувствительность и разрешающая способность.

Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является устройство для измерения потенциала заряженной поверхности, содержащее зонд с вибрирующим измерительным электродом, подключенный ко входу усилителя, выход которого соединен с регистратором 2) .

Известное устройство имеет высокую чувствительность, однако разрешающая способность его недостаточно 30 высокая вследствие наличия поперечных колебаний измерительного электрода, что увеличивает эффективный диаметр электрода. Кроме того, при малых расстояниях зонда от исследуемой поверхности возможен пробой воздушного промежутка .

Цель изобретения — повышение раз— решающей способности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения электрического потенциала заряженной поверхности,,содержащий зонд с вибрирующим измерительным электродом, соединенный со входом усилителя с регистратором на его выходе, зонд снабжен заземпенным конусным экраном с отверстием в его вершине, в котором расположен покрытый жестким диэлектрическим слоем измерительный электрод с возможностью выхода из отверстия экрана, и дополнительным электродом, концентрически расположенным относительно измерительного электрода и подключенным ко входу усилителя, выход которого соединен с заряженной поверхностью .

На фиг. 1 йзображена электрическая схема устройства, на фиг. 2 конструкция зонда.

781717 4 ница потенциалов Q Е между зондом и .поверхностью образца, равная

1 + K л

g >aй (q+

E 1б М(К

Устройство содержит зонд, пред - ставляющий собой заземленный конусный экран 1 с отверстием в вершине .

В экране 1 расположены измерительный

-электрод, вйполненный в виде ните- . образного проводника 2, покрытого жестким диэлектрическим слоем 3, и дополнительный электрод 4 в виде кольца, концентрически расположенного относительно измерительного электрода.

Электрод 4 с помощью проводника

5 соединен со входом усилителя б, на 10 выходе которого включен регистратор

7. Выход усилителя б соединен так- же с исследуемой заряженной поверхностью 8 образца. Колебательная система 9 приводит измерительный зонд в колебания в продольном направлении

" "с возможностью выхода иэ отверстия экрана 1. На изоляторе 10 крепится дополнительный электрод 4.

Работа устройства основана на принципе динамического конденсатора, неподвижную пластину которого составляет заряженная поверхность 8, а подвижную — конец нитеобраз ного проводнйка 2 вибрирующего измерительного электр ода .

При изменении расстояния Н между заряженной поверхностью 8 и нитеобраэным проводником 2 изменяется ем кость динамического конденсатора, вы- ЗО зывающая изменение напряжения íà era . пластинах.

Переменное напряжение с нитеобразного проводника 2 через емкость про- 35 водника 2 и дополнительный электрод

4 поступает на вход усилителя 6, в состав которого входят электрометрический усилитель, усилитель переменного тока и демодулятор . Так как из- 4р мерительный электрод, усилитель и заряженная повeðõíîñòü образца охвачены отрицательной обратной связью, то напряжение на регистраторе 7 равно где Š— измеряемый потенциал, К вЂ” общий коэффициент усиления устройства.

При достаточно большом коэффици енте усиления К потенциал измерительного электрода равен измеряемому потенциалу в данной точке поверхности заряженного образца. Это позволяет приблизить измерительный электрод к поверхности на расстояние, близкое к амплитуде вибраций электрода, не вызывая перераспределения потенциала и электрического пробоя. Влияние измерительного электрода на картину gp распрЮ еления"поверхностного потенциала будет тем меньше, чем меньше разПри К=1000 Ь Е меньше 0,001Е. Эта разница автоматически поддерживается во время измерений.

Разрешающая способность устройства

S определяется выражением где Р— радиус проводника измерительного электрода.

При расстоянии Н, не превышающем размеры выступающего конца нитеобразного проводника 2, разрешающая способность определяется его площадью и может достигать нескольких квадратных микрон.

Конусная форма экрана 1, имеющего нулевой потенциал, диаметр отверстия которого больше диаметра проводника измерительного электрода, выходящего из экрана, исключает влияние экрана на картину распределения потенциала и уменьшает параэитную.емкость зонда.

Жесткая конструкция измерительного электрода защищает его от случайных повреждений и исключает поперечные колебания, которые приводят к увеличению эффективной площади электрода;Устройство позволяет получить при заданной чувствительности измерений достаточно высокую разрешающую способность.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрического потенциала заряженной поверхности, содержащее зонд с вибрирующим измерительным электродом, соединенный co входом усилителя с регистратором на его выходе, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, зонд снабжен заземленным конусным экраном с отверстием в его вершине, в котором с возможностью выхода из отверстия экрана расположен покрытый жестким диэлектрическим слоем измерительный электрод, и дополнительным электродом, концентрически расположенным относительно измерительного электрода и подключен ным ко входу усилителя, выход которого соединен с заряженной поверхностью.

Источйики информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1281573, кл. 21е 29/14, опублик. 1968.

2. Гайдялис В. И. и др. Физические процессы в электрофотографических слоях 2. 0. Вильнюс, "Минтис", 1968, с. 89 (прототип) .

781717

Фиг (Фие.2

Заказ 8122/49

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филйал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Фетина

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Кузьма " Корректор В. Синицкая