Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда Советский патент 1986 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к области электроиэмерений, может быть использовано, например, в рельефографии, электрографии и других отраслях техники, где необходимо измерять плотность., заряда на поверхности диэлектрик, и является усовершенствованием способа по авт. св. № 574684. Цель изобретения - поньгаение точности измерений. Цель достигается тем, что дополнительно возбзпкдают второе квазистатическое электрическо поле, имеющее другую частоту относительно первого, и другое пространственное распределение, измepяk)т переменные токи на низкой частоте, обе их высоких частотах и на комбинацион ных частотах и по результатам измере ний определяют плотность заряда из системы уравнений i6 He uhas4/(H-«-g ), ,dC,/dt, I,UjdC,/dt, ,С,а), , I,U5C,a},, где Н - толщина слоя; - диэлектрическая проницаемость;h - среднее расстояние из заряженной поверхности и до точ ки измерений; Л1 - изменение при модуляции; S - площадь измерительного элек трода; Б - плотность заряда; - частота модуляции; и) И(х),2 - частоты первого и второго квазистатических высокочастотных полей; и ии - амплитуды напряжений, возбуждающих высокочастотные поля; и С - емкости, в которых возбуждаются высокочастотные поля 1 ,2 I И 1 - амплитуды токов на частотах соответственно uJ, (uJ aJ,.Q,4j, + Q; Ig - амплитуда тока на частоте Я. На чертеже приведена электрическ принципиальная схема устройства для иллюстрации предлагаемого способа. Устройство содержит измерительный зонд 1, имекиций электроды 2 и 3 и и мерительный электрод 4. Измерительны зонд 1 механически соединен с вибра тором 5, подключенным к первому ген ратору 6, Электрод 2 соединен с общей шиной. Электрод 3 соединен с вторым генератором 7. Измерительный эле трод 4 подключен к входам избирательных усилителей 8 - 12, настроенных соответственно на частоты S1 , uJ , 2 1 к выходам усилителей подключены измерительные приборы 13 - 17. Диэлектрик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, снабжен металлической подложкой 19, к которой подключен третий генератор 20. Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда осуществляется следующим образом. В области измерения, ограниченной измерительным зондом 1, возбуждают первое квазистатическое электрическое поле с частотой oJ, при помощи генератора 7 и второе квазистатическое электрическое поле с частотой сл),при попомщи генератора 20. Возбуждаемые электрические поля складыва- ются с электрическим полем, наведенным поверхностным зарядом диэлектрика 18. Измерительный зонд 1 приводится в колебательное движение вибратором 5с частотой 51, определяемой первым генератором 6. На измерительном электроде 4 относительно общей шины возникает переменное напряжение, определяемое суммарным электрическим полем, модулированным с частотой. При помощи избирательных усилителей 8-125 настроенных соответственно на частоты ft , и), комбинационные частоты uJ + S иЫ + Л , и измерительных приборов 13-17 измеряют переменные токи, имеющие соответствующие частоты. Суммарный ток измерительного электрода 4 зависит от всех параметров cиcтe tt, влияющих на точность измерения, i : 6 - i где ig - ток, определяемый поверхностным зарядом; i - ток, определяемый.другими параметрами: толщиной слоя диэлектрической проницаемостью, расстоянием от диэлектрической поверхности до точки измерений и его изменением, площадью измерительного электрода . Указанные параметры определяют емкости между эле тродами 3 и 4 - С и между электродом 4 и подложкой 19 Зная величины U. и U.. а также f.t na/l о Jln irirlol ( . П Jf. f измерив амплитуды.токов, можно определить все параметры системы из уравненийI, U,dC,/dt; I,U,dC2/dt; ,аЗ, ; 1,U,C,J. По значениям С. к С S. 2 определяют параметры Н, , , , t1 и, подставляя их уравнение EonQ S /СН+ eh ) , определяют локальную плотность поверхностного заряда по формуле .( rA2H ueiS, . Все параметры могут быть определены с высокой точностью, так как . значения напряжений, частот генераторов, а также токов, известны. При этом погрешность определения плотности поверхностного заряда не зависит от трудно учитываемых изменений параметров. Таким образом, отличия предлагае- 25 мого способа позволяют повысить точность измерения локальной плотности поверхностного заряда. При реализации способа можно использовать возбуждение большего количества квази- зо статических электрических высокочастотных полей. Формула изобретения Способ измерения локальной плотности поверхности заряда по авт. св. № 574684, отличающийся тем, что, с целью повьтения точности из бу тр то г пр ме то би та 10 за гд С. , 1 ерений, в области измерений воздают второе.квазистатическое элек ческоё поле, имеющее другую часу относительно первого, и другое странственноеераспределение, изяют переменные токи на низкой часе, обеих высоких частот и на комационных частотах и по результаизмерений определяют плотность яда из системы уравнений Ig H6€4s 5-(/( ), ,dC-/dt, l5 UjdC2/dt, , C,cJ, , I,U,C,u), , Н - толщина слоя заряда; - диэлектрическая проницаемость;среднее расстояние от заряженной поверхности до точки измерений; измерение при молудяцюг; площадь измерительного электрода;плотность заряда; частота модуляции; частоты первого и второго квазистатических высокочастотных полей; амплитуды напряжений, возбуждающих высокочастотные поля; и с, емкости, в которых возбуждаются высокочастотные поля; , г 1. амплитуды токов на частотах соответственно uJ ,jj- ,«, + Л , Я ; Ig амплитуда тока на частотеSI.

Изобретение относится к электроизмереиням, является дополнительным изобретением по авт. св. № 574684 и может быть использовано в рельефографии, злектрографии и др. отраслях 1 V - :г , , Т . . fc а техники, где нербходимо измерять плотность заряда на поверхности WJэлектрика. Цель изобретения - повышение точности - достигается тем, что дополнительно возбуждают второе квазистатическое электрическое поле с другой частотой и пространственным распределением заряда относительно первого, По результатам проведенных измерений определяют плотность заряда из системы решаемых уравнений. Устройство для реализации способа содержит измерительный зонд 1, злектроды 2 и 3, измерительный электрод 4, вибратор 5, генераторы 6, 7 и 20, i избирательные усилители 8 - 12, измерительные приборы 13 - 17, Дизлек(Л трик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, имеет металлическую подложку 19, к которой подключен третий генератор 20, 1 ил, N9 О) Ю Nd К5 ш