Датчик электропроводности твердых тел Советский патент 1984 года по МПК G01N27/02 

О 00

ОО

Ci

ДАТЧИК-ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, содержащий держатель, в котором размещены изолированные один от другого подпружиненные зонд| 1, отличающийся тем, что, с целью повышения разрещающей способности и надежности- в работе, каждый зонд выполнен в виде круглой пластины с двумя диаметрально расположенными выступами, один из которых нодпружинен к внешней стенке держателя, а другой, свободный, заострен, причем все зонды установлены на оси, закрепленно) в боковых стенках держателя, и подпружинены вдоль нее от боковых стенок держателя, при этом зонды изолированы друг от друга прокладками, диаметр которых соответствует диаметру зондов.

Изобретение относится к исследованию электрических свойств твердых тел, в частности, к измерению электронроводности анизотропных полупроводниковых материалов и минералов зондовым способом. Известен датчик электропроводности, состоящий из держателя ввиде стеклянной пластины с четырьмя клинообразными продольными пазами, которые служат направляющими для зондов. Зонды изготовлены из вольфрамовой проволоки диаметром 0,05 мм. Расстояние между зондами 0,2 мм. Разрешающая способность датчика 0,6 ммЩ. Недостатком такой конструкции является невысокая надежность работы. Применение тонких (0,05 мм) зондов не позволяет обеспечить необходимое давление ими на образен, что приводит к нестабильности сопротивлений зондовых контактов и, как следствие, снижает надежность работы датчика. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик электропроводности твердых тел, содержащий держатель, в котором размещены изолированные один от другого подпружиненные зонды. Держатель выполнен из тефлона, а зонды изготовлены из вольфрамовой проволоки диаметром 0,127 мм, изогнуты под прямым углом и вставлены в прорези, сделанные в одной из половин держателя. Один из концов каждого зонда заточен под острие, а незаточенный конец закреплен в верхней части держателя. Изгиб зонда действует как пружина, обеспечивая постоянное воспроизводимое давление на исследуемый образец. Расстояние между зондами 0,254мм. Разрешающая способность такого датчика 0,76 мм, что позволяет проводить измерения электропроводности на образцах с минимальными размерами 2,3 X 2,04 мм 2. Однако такая разрешающая способность бывает недостаточна при исследовании анизотропии электропроводности, а также при измерениях на образцах, имеющих размеры менее 2,3x2,04 мм, например, на мелких включениях проводящих минералов в горных породах. Кроме того, известное устройство ненадежно в работе, что обусловлено механической непрочностью зондов и слабым прижимным усилием пружины. Целью изобретения является повышение разрешающей способности и надежности датчика в работе. Поставленная цель достигается тем, что в датчике электропроводности, содержащем держатель с размещенными в нем изолированными один от другого подпружиненными зондами, каждый зонд выполнен в виде круглых пластин с двумя диаметрально расположенными выступами, один из которых подпружинен к внешней стенке держателя, а другой, свободнь й, заострен, причем все зонды установлены на оси и изолированы друг от друга прокладками, диаметр которых соответствует диаметру зондов, ось с зондами закреплена в боковых стенках держателя, а зонды подпружинены вдоль оси от боковых стенок. Разрешающая способность датчика электропроводности определяется толщиной зондов и расстоянием между пазами или сверлениями для зондов в держателе. Повыщеиие разрешающей способности датчика за счет уменьшения толщины зондов приводит к снижению надежности работы, а значительное уменьшение расстояния между пазами или сверлениями ограничивается технологией изготовления. В предлагаемом датчике за счет того, что зонды выполнены в виде тонких круглых пластин, а изолирующие их один от другого прокладки - в виде тонких круглых шайб, а все зонды и прокладки подпружинены вдоль оси, на которой они установлены в держателе, разрешающая способность датчика определяется только толщиной зондов и изолирующих их прокладок. Предложенная форма зондов и их размещение в держателе позволяют приложить к зондам достаточное прижимное усилие и обеспечить надежный контакт с исследуемым образцом. Контактирующий выступ и выступ для подпружинивания расположены на зонде таким образом, что при контактировании с образцом плоскость действия сил совпадает с плоскостью зонда. Это исключает действие изгибающих моментов и, тем самым, повышает надежность работы. На фиг. 1 изображен четырехзондовый датчик, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку. Датчик электропроводности состоит из держателя 1, изготовленного из изолирующего материала. В нижней части держателя 1 выполнен паз, в котором иа оси 2 установлены четыре зонда 3, изолированные один от другого прокладками 4. Ось 2 закреплена в стенках держателя 1. Зонды 3 подпружинены вдоль оси 2 от внутренних боковых стенок боковыми пружинами 5. Величина осевого сжатия зондов 3 регулируется гайкой 6. Каждый зонд 3 выполнен в. виде круглой пластины толщиной 0,08 мм с отверстием в центре для установки на оси 2 и двумя диаметрально расположенными выступами7 и 8. Выступ 7 заострен и предназначен для контактирования с исследуемым образцом. Выступ 8 подпружинен к внещней задней стенке держателя 1 пружиной 9. В качестве прокладок 4 между зондами 3 использованы слюдяные шайбы толщиной 0,1 мм, диаметр которых соответствует диаметру зондов 3. Устройство работает следующим образом. При введении зондов 3 в контакт с поверхностью исследуемого образца держатель 1 движется вниз, заостренные выступы 7

зондов 3 входят в контакт с поверхностью образца и, при последующем движении держателя 1 вниз, зонды 3 начинают поворачиваться вокруг оси 2. При этом первоначально подпружиненные к внешней стенке держателя 1 выступы 8 зондов 3 отходят от стенки, а пружины 9 создают прижимное усилие.

Предложенная конструкция позволяет повысить разрешающую способность и надежность датчика в работе. Так, предлагавмое устройство имеет разрешающую способность 0,54 мм, что позволяет проводить измерения электропроводности отдельных минеральных включений с минимальными размерами 1,6x1,1 мм, в то время как известное устройство имеет разрешающую способность

0,76 мм и может использоваться для измерений на образцах с размерами не менее 2,3x2,04 мм.

Более высокая надежность предлагаемого датчика в работе объясняется тем, что его конструкция позволяет значительно уве личить давление зондами на исследуемый образец и, тем самым, обеспечить надежный контакт зондов с исследуемым образцом. Конструкция датчика обеспечивает контактный ход зондов в пределах О-2,5 мм, что в совокупности с упругой пружиной позволяет получить надежный контакт зондов и образца. В известном устройстве давление зондами на образец осуществляется за счет прямоугольного изгиба зонда и ограничено контактным ходом, равным 0,8 мм.

Фмг.2