Способ измерения контактной разности потенциалов Советский патент 1992 года по МПК G01R29/12 

Ч

с

00

ю о

Ч|

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля чистоты, степени активации -и энергетического состояния поверхностных слоев по величине работы выхода электронов.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение области применения за счет измерения контактной разности потенциалов образцов, имеющих диэлектрические пленки.

Поставленная цель достигается тем, что повышение электропроводности среды в зазоре измерительный электрод - исследуемый образец осуществляют не ионизацией среды в самом зазоре, а с помощью потока электронов, направляемых в зазор по нормали к поверхности образца из ионизационной камеры, открытый торец которой обращен к зазору со стороны выполненного в виде сетки измерительного электрода и в которой создают самостоятельный тлеющий разряд, а на стенки камеры подают отрицательный потенциал, фокусируя тем самым поток электронов и нейтрализуя возникающие в тлеющем разряде ионы. Изменяя величину зазора между измерительным электродом и исследуемым образцом, измерительным электродом и открытым торцом ионизационной камеры, добиваются стабильных значений величины контактной разности потенциалов. Одновременно измеряют ток, протекающий в цепи разряда и характеризующий количество образующихся носителей зарядов, направляемых в зазор между ИЭ и исследуемым образцом. Значение тока, при котором получены стабильные показания величины КРП, считается калибровочным. При проведении последующих измерений в условиях, отличающихся от условий настройки, осуществ- ляется калибровка прибора путем регулировки тока разряда.

На чертеже представлено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит экран 1, металлическую ионизационную камеру 2, на стенки которой осаждаются положительные ионы, образующиеся в процессе тлеющего разряда в камере 2, и направляется сфокусированный поток электронов в зазор между измерительным электродом 3 и исследуемым образцом 4, усилитель постоянного то- ка 5, измерительный прибор 6, токопроводящий защитный контур 7, высоковольтный блок 8 с регулирующим потенциометром 9, измеритель тока разряда 10 и разрядный электрод 11 Размещенные внутри экрана 1 ионизационная камера 2 и измерительный электрод 3, выполненный в

виде сетки, установлены соосно с возможностью осевого перемещения друг относительно друга.

Экран 1 выполнен с открытым торцом

со стороны измерительного электрода, которым он устанавливается на исследуемый образец А. Измерительный электрод 3 электрически соединен с входом усилителя постоянного тока 5, выход которого

подключен к входу измерительного прибора 6. По периметру расположен защитный токопроводящий контур 7, электрически изолированный от измерительного электрода 3. Контур 7 соединен с выходом усилителя постоянного тока 5. Экран 1, металлическая ионизационная камера 2 подключены к общему корпусу прибора. Ионизационная камера 2 и измерительный электрод 3 установлены в экране 1, например, с помощью резьбовых соединений, обеспечивающих возможность осевого перемещения ионизационной камеры 2 и измерительного электрода 3 в экране 1.

Разрядный электрод 11, представляющий собой оголенный проводник, жестко закреплен с помощью диэлектрической втулки в корпусе ионизационной камеры 2, и подключен через измеритель 10 тока разряда к высоковольтному блоку 8, выходное

напряжение которого регулируется потенциометром 9,

Способ реализуется следующим образом.

С помощью потенциометра повышают

выходное напряжение высоковольтного блока 8 до возникновения тлеющего разряда, фиксируемого с помощью измерителя 10 тока разряда.

Экран устройства открытым торцом устанавлиаают на поверхность образца. Изменяя электропроводность среды в зазоре между измерительным электродом 3 и контролируемым образцом 4, перемещением измерительного электрода 3 относительно

детали или перемещением ионизационной камеры 2 относительно измерительного электрода 3 при постоянном зазоре между измерительным электродом 3 и образцом 4, добиваются значения контактной разности

потенциалов,равной нулю. Это значение считается истинным, т.к. образцы и измерительный электрод изготовлены из одного сплава. Значение тока разряда, при котором были получены результаты, наносится на

шкалу измерителя тока разряда, и считается капиОровочным. Затем образцы помещают в климокамеру и проводят измерения при различных значениях влажности и температуры.

Использование предлагаемого способа измерения величины контактной разности потенциалов позволяет повысить точность и воспроизводимость результатов при изменении условий внешней среды, получать стабильные значения при наличии на поверхности тонких диэлектрических пленок. Способ и устройство для его реализации экологически чисты и не требуют соблюдения специальных мер по предосторожно- сти.

Формула изобретения 1. Способ измерения контактной разности потенциалов, при котором полностью экранируют измерительный электрод, вы- полненный в виде сетки, увеличивают электропроводность среды в зазоре между измерительным электродом и исследуемым образцом, измеряют при этом разность потенциалов между ними и осуществляют ста-

билизацию среды в зазоре путем перемещения измерительного электропа относительно контролируемого образца и источника излучения относительно измерительного электрода в направлении нормали к их поверхности до получения постоянной величины разности потенциалов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения области применения, повышение электропроводности среды в зазоре между измерительным электродом и контролируемым образцом осуществляют с помощью потока электронов, направленного по нормали к поверхности образца из ионизационной камеры, в которой создают самостоятельный тлеющий разряд, а на стенки подают отрицательный потенциал.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем. что калибровку осуществляют по величине тока разряда,

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля чистоты, степени активации и энергетического состояния поверхностных слоев по величине работы выхода электронов. Сущность изобретения: с целью повышения точности и воспроизводимости результатов и расширения области применения полностью экранируют измерительный электрод 3, выполненный в виде сетки, используя исследуемый образец 4 в качестве одной из стенок экрана 1. В зазор между измерительным электродом и образцом направляют поток электронов, возникающий в ионизационной камере 2 в результате самостоятельного тлеющего разряда между разрядным электродом 11 и стенками камеры 2. На корпус ионизационной камеры подают отрицательный потенциал, что обеспечивает осаждение на внутренние стороны камеры положительных ионов и фокусировку электронного потока. Стабилизацию среды в зазоре до получения постоянной величины контактной разности потенциалов осуществляют перемещением измерительного электрода относительно исследуемого образца, перемещением камеры 2 относительно измерительного электрода. Полученное значение считается фактическим, а ток разряда, измеряемый измерителем 10 тока разряда, калибровочным. При изменении условий проведения измерений проводят калибровку тока разряда, изменяя потенциометром 9 выходное напряжение высоковольтного блока 8. Устройство для осуществления способа содержит также усилитель постоянн ого тока 5, измерительный прибор 6 и защитный контур 7. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.