Измеритель электростатического потенциала заряженной поверхности Советский патент 1986 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройст вам для измерения электростатического потенциала заряженной поверхности Диэлектрических, полупроводниковых и металлических материалов, и может быть использовано для контроля электростатических зарядов материалов. Цель изобретения - повьшение надежности, а также расширение функцио нальиых возможностей путем измерения разности потенциалов и расширение диапазона измерений. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого измерителя. Измеритель электростатического по тенциала заряженной поверхности содержит измерительный электрод, выпол ненный в виде металлизированной мемб раны 1, дополнительную металлизированную мембрану 2, образующую измерительный электрод, металлизированные мембраны выполнены в стенках резонаторов 3 и 4 соответственно. Резо наторы 3 и 4 образуют вместе с генераторными диодами 5 и 6 соответствен но СВЧ-генераторы, связанные через отверстия 7 и 8 со смесительной каме рой 9, образующие вместе со смесительным диодом 10 смеситель, выход которого через изолирующую втулку 11 соединен с индикатором 12. В резонаторы 3 и 4 СВЧ-генераторов введены элементы 13 и 14 подстройки соответственно. Питание гене раторных диодов 5 и 6 осуществляется от источника постоянного тока, подсоединенного к выводам 15 и 16, пропущенным сквозь стенки резонаторов 3 и 4 через изолирующие втулки 17 и 18. В качестве генераторных диодов 5 и 6 можно использовать диоды Ганна, например, типа ЗА716, ЗА718, а в качестве смесительного диода 7 - диоды типа 2АП8А, ЗА121А. В качестве инди катора 12 может быть использован час тотомер любого типа. Измерительные электроды вьтолняют

ся в виде металлической или металлизированной диэлектрической мембраны. Для получения максимальной чувствительности измерений жесткость мембраны должна быть небольшой, исходя из которой и выбирается ее толщина.

Измеритель работает следующим об оазом.

генераторов взаимно компенсируются. Формула изобретения

1. Измеритель электростатического потенциала заряженной поверхности, содержащий измерительный электрод и индикатор, отличающийся При отсутствии виешиих электрический полей включают питание к регулируют элементы 13 и 14 подстройки соответственно резонаторов 3 и 4, устанавливают на выходе смесителя разностную частоту -Uif 0. Затем измерительный электрод приближают к поверхности измеряемого образца, выполненного из исследуемого материала. При этом между поверзшостями измерительного электрода и измеряемого образца возникает электростатическая сила, которая деформирует мембрану i измерительного электрода. Объем резонатора 3 или 4 увеличивается, что приводит к увеличению частоты СВЧгенераторов и увеличению разностной частоты д на выходе смесителя, которая регистрируется индикатором 12. ц больше электростатический потеициал измеряемого образца, тем больше электростатическая сила и частота на выходе смесителя. Поскольку электростатическая сила зависит также от расстояния между измерительным электродом и образцом, необходима предварительная калибровка измерителя. При измерении разности потенциалов между двумя заряженными поверхностями измерительные электроды должны быть расположены между ними на одинаковом расстоянии. Измеритель измеряет разность абсолютных значений электростатических потенциалов без учета их полярности, поэтому измеряемые поверхности должны иметь один знак (плюс или минус). Изобретение позволяет производить измерение с высокой степенью чувствительности и точности, особенно в области малых значений электростатических потенциалов, поскольку малые деформации измерительного электрода (при частотах СВЧ-генераторов 10 МГц и более) приводят к заметному изменению частоты & на выходе смесителя. Изменения температуры окружающей среды в широком диапазоне мало сказываются на погрешность измерения, так как температурные нестабильности СВЧ312624224

тем, что, с повышения надежное-циалов и расширения диапазона измерети, в нем. измерительный электрод вы-ний, в него введен дополнительный

полнен в виде металлизированной мемб-СВЧ-генератор с резонатором, в стен

раны, установленной в стенке резона-ке которого установлена дополнительтора введенного СВЧ-генератора, вы- 5 ая металлизированная мембрана, иденход которого соединен с индикатором.тичная металлизированной мембране,

причем резонатор СВЧ-генератора сое2. Измеритель по п. I, о т л и -динен с индикатором через введенный чающийся тем, что, с цельюсмеситель, второй вход которого соерасширения функциональных возможное- юдинен с выходом резонатора дополнитай путем измерения разности потен-тельного СВЧ-г«яератора.