Измерительный ртутный зонд

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()974463 (61) Дополнительное к авт. свид-в> (22) Заявлено 29.05.81 (21) 3292595/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M Кл з

Н О! L 21/66

Геаудлрствелнмй кемнтет

СССР

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 25.11.82.(53) УДК 621.315. .684 (088.8) ло делам лэебретеннй н еткрмтнй (72) Авторы изобретения

Я. О. Ройзин и В. С. Василенко

Одесский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И. И. Мечникова (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ РТУТНЫЙ ЗОНД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных устройствах для исследования и контроля неоднородности распределения электрофизических параметров по поверхности полупроводниковых и диэлектрических материалов.

Известны конструкции зондов для измерения параметров полупроводниковых и диэлектрических материалов, выполненные в виде капилляра со ртутью, снабженного механизмом, прижимающим ртуть к измеряемой поверхности, выполненным в виде упругой мембраны, прилегающей к ртути (1) .

Недостатками таких зондов являются: необходимость выдерживать расстояние от поверхности зонда до поверхности образца 10 мкм с точностью 1 — 2 мкм; плохая воспроизводимость поверхности контакта сложность получения достаточного давления ртути для работы с зондом диаметром менее 80 мкм.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является сканирующий

2 измерительный зонд, содержащий намагниченную иглу и контактное устройство в виде неэлектропроводяого несмачиваемого ртутью диска,со сквозным аксиальным капилляром, заполненным ртутью, снабженным намагниченной заглушкой для прижатия ртути к измеряемой поверхности (2).

Недостатками этого зонда являются плохая воспроизводимость поверхности контакта вследствие возможной потери ртути при перемещении зонда, сложность заправ10 ки зонда, ненадежность в работе и трудность при работе с капилляром диаметром менее 100 мкм, что ограничивает разрешающую способность зонда.

Цель изобретения — повышение надежности контактирования и точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в измерительном ртутном зонде, содержащем диэлектрический диск со сквозным аксиальным капилляром, заполненным ртутью, и механизм перемещения ртути, механизм перемещения ртути выполнен в виде нагревателя и соединенной с капилляром замкнутой емкости, заполненной диэлектрической жидкостью и ртутью, между которыми раз974463 мещена мембрана, причем нагреватель расположен над мембраной.

На фиг. изображен предлагаемый зонд с нагревателем, размещенным снаружи емкости, общий вид; на фиг. 2 — то же, с нагревателем, размещенным внутри емкости.

Измерительный ртутный зонд (фиг. 1) содержит намагниченную иглу 1 и механизм перемещения ртути к измеряемой поверхности, состоящий из магнита 2, к которому крепится емкость 3, заполненная жидкостью 4, в которой имеется пузырек газа.

Емкость снабжена нагревателем 5, который может быть размещен снаружи или внутри ее (фиг. 2), и сообщается с капилляром 6, заполненным ртутью 7. Капилляр 6 выполнен аксиально в диэлектрическом, не смачиваемом ртутью диске 8. Электрический контакт 9 между ртутью и магнитом иглы выполнен из металла, не взаимодействующего со ртутью. Между ртутью и жидкостью емкости размещена мембрана 10.

Зонд работает следующим образом.

При опускании зонда на исседуемую поверхность и включении нагревателя 5 жидкость 4 расширяется и выталкивает ртуть в капилляре 6 к поверхности образца. На поверхности образца ртуть образует контактную площадку, причем радиус кривизны свободной поверхности ртути уменьшается, что соответствует увеличению давления ртути. Газовый пузырек в жидкости, уменьшаясь в объеме, предохраняет механизм от черезмерного возрастания давления.

Во втором варианте конструкции измерительного ртутного зонда (фиг. 2) механизм перемещения ртути содержит магнит

2, к которому крепится емкость 3, заполненная диэлектрической жидкостью 4 с внесенным внутрь нагревателем 5. Емкость сообщается с капилляром 6, заполненным ртутью

7. Электрический контакт 9 к ртути выполнен из металла, не взаимодействующего с ртутью. Магнит 2 изолирован от измеряемой поверхности диэлектрическим диском.

Выполнение в описанном зонде механизма перемещения ртути в виде емкости, снабженной нагревателем, позволяет осуществить стабильное прижатие ртути к измеряемой поверхности, что обеспечивает постоянную площадь контактирующей поверхности.

Это приводит к увеличению надежности ра5 боты и точности электрических измерений.

Термическое расширение жидкости позволяет получать большое давление, необходимое для работы с капиллярами диаметром менее 80 мкм. Для работы с зондом с капилляром Q 10 мкм необходимо давление 4 атм, !

0 что невозможно получить в зондах известных конструкций. Поскольку жидкость обладает малой сжимаемостью, можно получать любое необходимое давление в предложенном зонде за счет термического расширения жидкости.

Использование нагревателя внутри диэлектрической жидкости (фиг. 2) уменьшает тепловую инерционность зонда. Размещение магнита вокруг капилляра упрощ щает перестановку зонда. Простота перестановки и малая инерционность позволяют использовать зонд для экспресс-измеренийй.

Формула изобретения

Измерительный ртутный зонд, содержащий диэлектрический диск со сквозным аксиальным капилляром, заполненным

ЗО ртутью, и механизм перемещения ртути, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контактирования и точности измерений, механизм перемещения ртути выполнен в виде нагревателя и соединенной с капилляром замкнутой емкости, заполненЗ5 ной диэлектрической жидкостью и ртутью, между которыми размещена мембрана, причем нагреватель расположен над мембраной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 557701, кл. Н 01 L 21/66, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 617726, кл. G 01 R 1/06, 1976.

974463

1и .1

Составитель Л. Прокопенко

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 8723 72 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4