Устройство для измерения поверхностного потенциала Советский патент 1987 года по МПК G01R29/12 

Описание патента на изобретение SU1345144A1

11

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электроизмерениям., и может быть использовано в приборостроении, микроэлектронике, радиоэлектронике для контрля качества поверхности материалов.

Цель изобретения - повьшение точности измерения -путем проведения прцесса измерения малыми токами, а также снижения наводок и помех.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства на фиг. 2 - зависимость количества импульсов от напряжения на катоде (первая задержка)-, на фиг, 3 - производная кривой задержки.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1, внутри которой расположен катод 2, выполненный из вольфрама, формирующий элемент 3, соединенный с источником 4 постоянного напряжения, Образед 5 соединен с входом электрометрического усилителя 6, выход которого соединен с входом ана- лого-частотного преобразователя 7. Выход аналого-частотного преобразователя ,7 соединен с входом счетчика 8 первого дифференцирующего блока 9, содержаЕ1его также оперативно-запоминающий блок (ОЗБ) 10 и компаратор 11. Выход блока 9 соединен с входом счетчика 12 второго диф ференцирую- Щ бго блока 13, содержащего также оперативно-запоминающий блок (ОЗБ) 14 и компаратор 15. Выход компаратора 15 соединен с управлярощим входом первого блока 16 памяти, вход которого соединен с выходом источника 17 медленно меняющегося напряжения, а выход - с входом второго блока 1.8 памяти. Упра:вляющий вход блока 18 памяти соединен с управляющим выходом источника 17 5 а выход блока 18 памяти соединен с входом цифроаналогового прео.бразователя 19, вькод которого соединен с измерительным блоком 20.

Кроме того, в каждом дифференцирующем блоке выход соответствующего счетчика соединен с первым входом соответствующего компаратора и с входом соответствующего оперативного запоминающего блока, выход первого и которых соединен с вторым входом соответствующего компаратора, выход второго компаратора и вход первого счетчика являются выходом и входом соответствующего дифференцирующего блока.

0

0

Устройство работает следующим об- разом.

Источник 17 медленно меняющегося напряжения формирует ступенчатое напряжение, которое подается на катод 2. Электронный пучок покидает катод 2 и проходит формирующий элемент 3. В пространстве между формирующим элементом 3 и образцом 5 электрон движется в однородном ускоряющем поле и приходит на образец с энергией, заданной источником 17 медленно меняющегося напряжения. В цепи образца 5

5 возникает ток, который усиливается электрометрическим усилителем 6. На выходе усилителя 6 получается кривая задержки, т.е. зависимость анодного тока от напряжения на катоде. Затем информация поступает на вход аналого- частотного преобразователя 7, где происходит переход токового сигнала в импульсный, т.е. вся кривая задержки делится на 60 ступенек, которые

5 соответствуют ступенчатому напряжению, сформированному в источнике 17 (устройство позволяет расширить число ступенек до 1000), Каждому значению напряжения на одной ступеньке соответствует определенное количество импульсов. Поскольку напряжение на катоде меняется от + к -, то число импульсов со временем растет. образом, число импульсов на каждой последующей ступеньке будет больше, чем на предыдущей. На выходе преобразователя 7 кривая задержки имеет вид зависимости количества импульсов от напряжения на катоде (фиг. 2), (один импульс соответствует ). Затем импульсы поступают на счетчики 8 дифференцирующего блока 9, который работает следующим образом. Счетчик 8 накапливает опреде„ ленное количество импульсов, соответствующее данному значению напряжения, т.е. одной ступеньке. По окончании длительности первой ступеньки информация со счетчика 8 переписывается в ОЗБ Юр после этого счетчик 8 снова накапливает импульсы. Цифровой компаратор 11, собранный на сумматорах, непрерывно производит сравнение числа импульсов в счетчике 8 и в ОЗБ 10 и управляет выходом блока

0

5

0

0

5

счетчике 8 меньше, чем в ОЗБ 10, выход закрыт. Как только число импульсов в счетчике 8 и в ОЗБ 10 сравняет31

ся, открывается выход блока 9 и число импульсов, соответствующее разнице между первой и второй ступеньками на кривой, переходит в счетчик 12 блока 13. Таким образом, осуществляется первое дифференцирование кривой задержки, в результате которого получается кривая с максимумом (фиг.З). Значение напряжения в максимуме соот ветствует работе выхода образца минус работа выхода катода. Затем аналогичным образом производится второе дифференцирование кривой задержки в блоке 13. Компаратор 15 блока 13 оп- ределяет момент, когда число импульсов, поступающее в счетчик 12, будет .меньшим, чем число импульсов, набранных в ОЗБ 14, которое соответствует максимуму первой производной кривой задержки, т.е. работе выхода. Блок 16 в исходном состоянии находится в режиме считывания кода ступенек ступенчато меняющегося напряжения, формирующегося в источнике 17. В точке максимума первой производной компаратор 15 дифференцирующего блока 13 переводит блок 16 из режима считывания в режим воспроизведения. Блок 18 в исходном состоянии нахо- дится в режиме воспроизведения. В момент окончания нарастания пилообразного напряжения с выхода источника 17 на управляющий вход блока 18 подается команда, переводящая блок 18 в режим считывания, при этом информация о коде ступеньки, соответствующей первому максимуму производной кривой задержки, г выхода блока 16

попадает на выход блока 18 и хранится там до следующего момента окончания пилы напряжения. Код ступеньки с выхода блока 18 поступает на цифроана- логовьш преобразователь 19, выполненный со смещенным входом операционного усилителя на величину работы выхода катода. Здесь код ступеньки преобразуется в аналоговое напряжение, которое затем подается на измерительный блок 20, где регистрируется работа выхода образца (в качестве измерительного блока может использоваться двухкоординатный самописец.

Таким образом, введение дифференцирующих блоков 9 и 13 и блоков 16 и 18 памяти позволяет автоматизировать процесс измерения работы выхода и сократить время измерения.

5 5 о

Е

0

5

°

0

1444

Введение второго дифференцирующего блока 13 и блоков 16 и 18 памяти позволяет осуществлять непрерывный контроль работы выхода при различных изменениях состояния поверхности образца (нагреве, напуске различных газов) и влияние этих изменений на состояние поверхности образца.

Введение электрометрического усилителя 6 и аналого-частотного преобразователя 7 позволяет измерять работу выхода на малых токах () при работе с которыми уменьшается концентрация дефектов на поверхности в (т.ч. радиационных) в 10. раз по сравнению с большими токами vIO mA. Это приводит к тому, что процесс измерения при работе с малыми токами не влияет на зарядовое состояние поверхности, что повышает точность измерения работы выхода.

Кроме того, введение аналого-частотного преобразователя позволяет вести обработку данных цифровым методом, что дает возможность избавиться от наводок и помех, которые существенно ухудшают работу аналоговой техники. Это позволяет уменьшить погрешность и повысить точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхностного потенциала, содержащее катод, соединенный через источник постоянного напряжения с формирующим элементом, и расположенные в вакуумной камере источник медленно меняющегося напряжения, соединенный с като- дом, усилитель, соединенный с объектом контроля, измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, в устройство введены аналого- частотный преобразователь, первый и второй дифференцирующие блоки, первьй и второй блоки памяти, цифроаналого- вый преобразователь, причем выход усилителя через аналого-частотный преобразователь соединен с входом первого дифференцирующего блока, выход которого соединен с входом второго дифференцирующего блока, управляющий выход которого соединен с управляющим входом первого блока памяти, вход которого соединен с выходом источника медленно меняющегося напряжения, управляющий выход которого

соединен с управляющим входом второго блока памяти, вход которого соединен с выходом первого блока памяти, а выход через цифроаналоговьШ преобразователь - с измерительным блоком. (

2. Устройство по п. 1, о т л.и- чающееся тем, что каждый дифференцирующий блок содержит счетчик, оперативный запоминающий блок и ком,-3

1-ГО Uf4fr/c

паратор, причем выход соответствующего счетчика соединен с первым входом соответствующего компаратора и с входом соответствующего оперативного запоминающего блока, выход первого из которых соединен с вторым входом соответствующего компаратора, выход второго компаратора и вход первого счетчика являются соответственно выходом и входом соответствующего дифференцирующего блока.

f 2 и.а срие.2

i-ia ut n/c

Похожие патенты SU1345144A1

название год авторы номер документа
Многоканальный регулятор температуры 1982
  • Пястун Юрий Козимирович
  • Шик Павел Григорьевич
SU1091139A1
Устройство для распознавания образов 1986
  • Гараев Рашит Минневахитович
  • Поздеев Владимир Степанович
  • Лялин Вадим Евгеньевич
  • Кузнецов Петр Григорьевич
SU1361589A1
Аналого-цифровой частотомер 1988
  • Медников Валерий Александрович
  • Порынов Александр Николаевич
  • Меркулов Анатолий Игнатьевич
SU1712894A1
Измеритель амплитудно-частотных и временных характеристик 1989
  • Ищенко Василий Антонович
SU1705767A1
Устройство для измерения артериального давления крови 1985
  • Мацюк Сергей Алексеевич
  • Алексеев Владимир Борисович
  • Карасев Александр Александрович
  • Руденко Михаил Юрьевич
SU1308316A1
Устройство для измерения малых токов 1988
  • Есаулов Александр Васильевич
SU1638647A1
Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер 1990
  • Потапов Владимир Николаевич
  • Картамышев Валерий Андреевич
  • Потапова Валентина Александровна
SU1781538A1
Устройство для распознавания образов 1987
  • Тарануха Владимир Прокофьевич
  • Гараев Рашит Минневахитович
  • Поздеев Владимир Степанович
  • Лялин Вадим Евгеньевич
SU1536412A2
Статистический анализатор отклонений напряжения 1981
  • Ермаков Владимир Филиппович
SU993469A1
Тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля 1980
  • Милованов Николай Алексеевич
  • Мартынов Евгений Николаевич
SU916970A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 345 144 A1

Реферат патента 1987 года Устройство для измерения поверхностного потенциала

Изобретение может быть использовано в приборостроении, микроэлектронике, радиоэлектронике для контроля качества поверхности материалов. Устройство для измерения поверхностного потенциала содержит вакуумную камеру 1, в которой размещены катод 2 из вольфрама, формирующий элемент 3, источник 4 постоянного напряжения и образец 5, электрометрический усилитель 6, аналого-частотный преобразователь 7, дифференцирующий блок (ДБ) 9, содержащий счетчик 8, оперативно-запоминающий блок (ОЗБ) 10 и компаратор 11, ДБ 13, содержащий счетчик 12, ОЗБ 14 и компаратор 15, источник 17 медленноменяющегося напряжения, блок 18 памяти, цифроана- логовый преобразователь 19, измерительный блок 20. Изобретение повышает точность измерения путем проведения процесса измерения малыми токами, а также снижения наводок и помех. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ш (Л СП 4 4

Формула изобретения SU 1 345 144 A1

Составитель Е.Березов Редактор А.Долинич Техред М.Ходанич

Заказ 4916/45 Тираж 729 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Ворович

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1987 года SU1345144A1

Черепнин В.Г
Методы и приборы для анализа поверхности материалов
Киев: Наукова думка, 1982, с.398
Комолов С-.А
Интегральные методы вторично-электронной спектроскопии
- Поверхность
Физика, химия, механика, М.: АН СССР,1985, № 5, с
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1

SU 1 345 144 A1

Авторы

Гордеев Сергей Иванович

Борисов Валентин Владимирович

Медникова Ольга Соломоновна

Погорелов Борис Евгеньевич

Шкилько Анатолий Максимович

Родионов Валерий Юрьевич

Даты

1987-10-15Публикация

1986-04-28Подача