ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХМАЛЫХ ТОКОВ Советский патент 1969 года по МПК G01R19/18 

Известны приборы для измерения cвep.x raлых токов, содержащие электрометрический усилитель, регистраторы, электро«-но-оитическую систему и электронный умножитель для измерения сверхмалых токов а и меньше. Их чувствительность достигает а. Обеспечение такой чувствительности при большом входном сопротивлении вызывает возрастание уровня различных помех, весьма существенную роль начинают играть шумы входной цепи, резко возрастает дрейф нуля, уменьшается коэффициент преобразования, увеличивается входная по стояняая времени и умеиьи1ается быстродействие.

Кроме Toio, электрометрические усилители громоздки, сложны в изготовлении и наладке.

Отличие оиисЕ гваемого прибора заключается в том, что он снабжен полупроводниковым эмиттepo ; электронов, выполненным из / -o6разиых иластин с электронно-дырочным переходом в вершине, п устройством точного досчета на амплитудных дискриминаторах, связанных через схемы антисовпадений с регистраторами.

Такое выполнение нрибора повышает его точность, увеличивает чувствительность и быстродействие.

Прибор (фиг. 1) состоит из регистратора /, устройства 2 точного досчета, усилителя 3, хладопровода 4, эмиттера электронов 5, зажимов 6 и 7 для подключения измеряемого тока, автоаиода 8 со щелью, электронно-оитической системы, сосгоящей из двух частей (.9-фокусирующий, W - ускоряющий электроды), электронного умножителя // и 12, коллектора 13.

Система из элементов 4-13 заключена в стеклянный баллон 14, в котором создан высокий вакуум.

Регистратор / (см. фиг. 1) предназначен для регистрации информации об измеряемом токе в цифровой или аналоговой форме. Хладонровод 4 обеспечивает необходимый тепловой режим эмиттера электронов 5.

Устройство точного досчета (фиг. 2) состоит из регистраторов 15-18 (пересчетных схем), схем антисовпадения 19-21 п амплитудных дискриминаторов 22-25. По шине 26 поступают спгналы с усилителя; шины 27- 30 служат для подачи уровней дискри.минаторов. Число дискриминаторов и соответствующее ему число схем аитисовпадения и регистраторов определяется величиной измеряемого тока, разрешение%г электронного умножителя и быстродействием усилителя. стнну, на торцы которой нанесены омические контакты: п-область -з, электронно-дырочный нереход 32 и /ьобласть 33; с-ширина, d - толщ,ина перехода. Работает нрибор следующим образол. При нодключении к зажимам 6 и 7 источника измеряемого тОКа (плюс к р-области, минус к «-области) нотенниальный барьер для основных носителей в обеих частях эмиттера 5 (см. фиг. 1) понижается, вследствие чего в обедненной области появляются электроны, количество которых пропорционально измеряемому току. В результате проникноьения в обедненную область внешне1о поля, создаваемого автоанодом 8, свободные электроны дрейфуют в сторону автоанода н на границе «/;-7г -переход-.вакуум за Счет автоэмиссии покидают эмиттер 5, .выводятся через щель в автоаноде 8, фокусируются (электрод 9), ускоряются (электрод 10), умножаются электронным умножителем //, и на 1 агрузке R возникает имнульс, амплитуда которого пропорциональна вылету ic эмиттера 5 одного электрона (в случае измерения весьма малых токов, например а). 11м.пульсы с электронного умножителя поступают в усилитель 3, затем в регистратор 1 и одновременно в стройство точного досчета по шине 26 (см. фиг. 2). Срабатывают диск|)иминаторы 22-24 и схемы антисоънадений 19 и 20. Схема антисовнадений 21, вследствие отсутствия сигнала с дискрнмииатора 25, выдает сигнал в регистратор троек 17. Окончательный результат равен сумме показаний ре1истраторов 1, 15-18 минус фон за время ;. 236 5 10 15 25 30 35 /-. I 5 измерения, обусловленный в основном флуктуанионными пронессами в электронном умножителе. Геометрические размеры электронно-дырочного иерехода (ширина с и толщина d на фиг. 3) и нанряженность поля, создаваемого автоанодом 8 в его области, должны быть такими, чтобы туннельное «иросачивание было возможным только для электронов онределенной Энергии, соответствующей нрямому смещению «j)-7/ -нерехода за счет измеряемого тока. При электроны, обладающие энергией, достаточной для нреодоления внутреннего потенциального барьера при отсутстВИИ внентнего смещения, должны проходить в п-область. Количество таких электронов определяется в основном тепловым режимом эмиттера 5, который зависит от температуры хладопровода 4. Предмет изобретения Прибор для измерения сверхмалых токов, содержащий усилитель, регистраторы, электронно-оптическую систему и электронный умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, увеличения чувствительности и быстродействия, он снабжен полупроводниковы.м эмиттером электронов, выполненным из нластины Д-образной формы с электронно-дырочным переходом в верщине, и устройством точного досчета, выполнепным на амнлитудпых дискриминаторах, .связанных через схемы антисовнадепий с регистраторами.

27