Устройство для измерения распределения поверхностного потенциала Советский патент 1983 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к электроиэмерениям, а более конкретно к устройствам для измерения распределе ния электрического потенциала по поверхности твердых тел. Известно устройство для измерения поверхностного потенциала, содержащее измерительную ячейку, состоящую из вибратора в экранирующем кожухе, зонда, механизма регулировки расстояния между зондом и образцом, экранированной камеры, внутри которой находится столик для размеще ния исследуемого образца, а также электронный блок с регистратором/ подключенный к измерительной ячейке 1 . Недостаток известного устройства состоит в плохой защищенности зонда от поломок, связанных с небрежностью оператора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее измерительную ячейку, состоящую из вибратора, экра нирующего кожуха, зонда, присоединен ного к ПОДВИЖНОМУ элементу вибратора механизма регулировки расстояния меж ду зондом и образцом и экранированно камеры с расположенным внутри нее ст ликом для образца, подвижнымв плоскости перпендикулярной зонду, а такж электронный блок с регистратором, электрически с(рединенный с измерител НОЙ ячейкой. В стенке экранированной камеры, отделяющей исследуемый образец от вибратора, имеется отверстие для введения зонда. Для проведения измерений необходимо отвести зонд от поверхности исследуемого образца, открыть экрани рованную камеру, подвести зонд к поверхности нового образца на рабочее расстояние и провести исследование распределения поверхностного потенци ала 2 . Недостатком такого устройства является то, что оператором много времени тратится на смену образцов, т. е. велико время измерения. Кроме того, велика вероятность поломки зонда из-за небрежности оператора или нарушения им последовательности рабочих манипуляций, например, при замене образца в момент, когда зонд не отведен от его поверхности. Цель изобретения - повышение надежности устройства (за счет исклю чения возможности поломки зонда) и сокращение времени измерения. Поставленная цель достигается тем что в устЕюйстве для измерения распределения поверхностного потенциала, содержащем вибратор, защитный ко жух, зонд, прикрепленный к подвижному элементу вибратора, механизм регулировки расстояния между зондом и образцом, экранированную камеру, внутри которой расположен столик для образца, подвижный в плоскости, перпендикулярной зонду, а также электронный блок, электрически соединенный с вибратором, зондом и регистратором,, к защитному кожуху со стороны экранированной камеры прикреплен дополнительный плоский экран с отверстием для зонда, перепендикулярный последнему, а экранированная камера выполнена открытой со стороны зонда, причем плоскость кромок боковых стенок экранированной камеры, обращенных к зонду, параллельна дополнительному экрану. Кроме того, к дополнительному экрану соосно его отверстию прикреплена металлическая трубка, длина которой меньше длины участка зонда, выступающего за пределы дополнительного экрана. На чертеже изображено устройство для измерения распределения повер XHOcTHoro потенциала. Устройство состоит из вибратора 1 в защитном кожухе 2, зонда 3, прикрепленного к подвижному элементу 4 вибратора, механизма 5 регулирования расстояния между зондом 3 и образцом б, укрепленного на неподвижной станине, дополнительного экрана 7 с металлической трубкой 8, прикрепленного к защитному кожуху 2, экранированной камеры 9, внутри которой распсхпагается столик 10, подвижный в плоскости, перпендикулярной зонду 3, отделенный от экранированной камеры 9 диэлектриком 11, и соединенный электрически и электронным блоком 12, который связан также электрически с вибратором 1, зондом 3 и регистратором. Для уменьшения вибраций использованы прокладки 14. Устройс во работает следующим образом. При включенном электронном блоке 12 с помощью мехрнизма 5 регулирования расстояния поднимают защитный кожух 2 вместе с размещенным в нем вибратором 1, к которому прикреплен зонд- 3, и прикрёпленньпи к кожуху дополнительным экраном, с металлической трубкой 8. Устанавливают образец б на столик 10. С помощью механизма 5 регулирования расстояния опускают защитный кожух 2 вибратора до тех пор, пока зонд 3 не установится в рабочем положении (на расстояние 10-100мкм от поверхности образца . Высоту столика 10 относительно экранированной камеры 9 подбираю.т заранее так,, чтобы при нахождении зонда в рабочем положениии зазор -между дополнительным экраном 7 и экранированной камерой 9 составлял заданную величину. При таких условиях обеспечивается надежное эк эанирование и можно варьировать расстояние между зондом и образцами различной толщины. Регистрируют величину поверхностного потенциала регистратором 13. Далее столик 10 с образцом 6 перемещают в плоскости, перпендикулярной зонду 3 так, чтобы зонд 3 оказался над следующей точкой поверхности образца б, вновь регистри руют величину поверхностного потен-, циала регистратором 13 и т. д. После снятия распределения потенциала на поверхности образца механизмом. 5 регулирования расстояния поднимают защитный кожух 2, Заменяют образец 6 и повторяют процесс измерения. Отвод зонда 3 от поверхности образца 6 и открывание экранирован.ной камеры 9 составляют одну операцию, что увеличивает скорость смены образцов б и в конечном счете сокращает время измерений. Кроме того, зонд 3 защищен от поломок при смене образцов б, так как в тот момент, когда зонд 3 находится вбЛизи поверхности образца 6, доступ к образцу б закрыт дополнительным экраном 7. Для дополнительной защиты зонда 3 от поломок к отверстию дополнительного экрана 7 соосно прикреплена металлическая трубка 8, из которой зонд 3 выступает наружу на 1-2 мм. При врезании зонда 3 в поверхность образца 6 он утапливается в металлическую трубку 8 за.счет прогиба подйижного элемента 4 вибратора и тем самым предохраняется от поломки. Таким образом,-предлагаемое устройство обладает более высокой функциональной надежностью и позволяет сократить время измерения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЁДЕТШНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОТЕНЦИАЛА, содержащее вибратор, защитный кожух, зонд, прикрепленный к подвиж, ному элементу вибратора, механизм регулировки расстояния между зондся . и образцом, экранированную камеру. внутри которой расположен столик для образца, подвижный в плоскости, перпендикулярной зонду, a акже электронный блок, электрически соеди ненный с вибратором, зондом и регистратором, о т л и ч a ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения времени измерения, к защитному кожуху со стороны экранированной камеры прикреплен дополнительный ПЛОСКИЙ экран с отверстием для зонда, перпендикулярный последнему, a экранированная камера выполнена-открытой со стороны зонда, причем плоскость кромок боковых стенок экранированной кгилеры, обра-, щенных к зонду, параллельна дополнительному экрану. 2. Устройство по п. 1, о т л ич a ю щ е е с я тем, ITO к дополнительному экрану соосно его отверстию прикреплена металлическая трубк.а, длина которой меньше длины участка зонда, выступающего за пределы дополнительного экрана. Ю о: о 00 СХ)