Электрометр Советский патент 1980 года по МПК G01R19/08 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике -и предназначено для использования при измерениях ионных токов в масс-спектрометрии, хроматографии и других областях.

Известно устройство для измерения малых токов-, содержащее электро метрический усилитель и два конденсатора, один из которых установлен в цепи обратной связи, а другой введен в состав дифференцирующего звена на выходе усилителя fl

Недостаток устройства заключается в ограниченной области его практического использования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электрометр, содержащий, в частности, входной усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, блок потенциальной развязки, регистрирующий прибор 2.

Недостаток этого электрометра связан с тем, что в нем в качестве измерительного сопротивления используется высокоомный композиционный резистор, имеющий большой разброс номинального значения и ряд других неудовлетворительных показателей. Вследствие этого чувствительность

и точность электрометра в ряде случаев оказываются недостаточными.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности электрометра при измерении ионных токов.

Поставленная цель достигается тем, что в электрометр, содержащий входной усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной саязи, блок потенциальной развязки, регистрирующий прибор, введены дополнительный усилитель и термоэлектронный источник тока с цилиндрическим анодом, расположенным коаксиально к катоду, и коллектором электронов, установленным вблизи калиброванного отверстия в аноде, причем вход дополнительного усилителя через блок потенциальной развязки соединен с выходом входного усилителя, катод термоэлектронного источника тока подключен к выходу дополнительного усилителя, анод - ко входу регистрирующего прибора, а коллектор электронов - ко входу входного усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного электрометра.

Электрометр содержит входной усилитель (нуль-усилитель) 1 с конденсатором 2, включенным в цепь отрицательной обратной связи, термоэлектронный источник тока, выполненный в виде вакуумированного баллона 3 с катодом 4, цилиндрическим анодом 5, в котором предусмотрено калиброванное отверстие б, и коллектором 7 электронов, блок 8 потенциальной развязки (например, оптронный), дополнительный усилитель 9 и регистрирующий прибор 10, На схеме показан также коллектор 11 приемника ионов масс-спектрометра, не являющийся составной частью предложенного электрометра.

Работа электрометра основана на компенсационном принципе и происхо-н дит следующим образом.

Ионный ток масс-спектрометра с коллектора приемника ионов 11 посту-пает на конденсатор 2. По мере накопления зарядов на конденсаторе -2 усилитель 1 формирует сигнал, который через блок 8 потенциальной развязки направляется ко входу усилителя 9, обеспечивающего увеличение тока накала катода 4 термоэлектронного источника тока. В результате осуществляется нейтрализация тока положительно заряженных ионов, к все устройство возвращается в нулевое состояние. Таким образом, конденсатор 2 в процессе измерения постоянно находится под нулевым потенциалом.

Ток коллектора термоэлектронного источника соответствует ионному току масс-спектрометра с точностью до токов утечки элементов конструкции и электрометрического каскада усилителя 1. Поскольку в термоэлектронном источнике тока отношение анодного тока За к току коллектора 7 электронов равно отношению эффективной площади анода Sa к площади калиброванного отверстия SQ t т.е.

Дд - 3 5|i3 Ьо

а ток 3jig эквивалентен ионному току масс-спектрометра 3 , то для последнего справедливо следующее соотношение :

и So,

Токи утечки, хотя и вносят систематическую погрешность, в конечном счете на точности измерения не сказываются. Исключение из электрометра высокоомного композиционного резистора и предотвращение процесса перезарядки конденсатора 2 прёдопределяют повышенные значения чувствительности и точности электрометра.

Формула изобретения

Электрометр, содержащий входной усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, блок потенциальной развязки, регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения ионных токов,в него введены дополнительный усилитель и термоэлектронный источник тока с цилиндрическим анодом, расположенным коаксиально к катоду, и коллектором электронов, установленньм вблизи калиброванного отверстия в аноде, причем вход дополнительного усилителя через блок потенциальной развязки соединен с выходом входного усилителя, катод термоэлектронного источника тока подключен к выходу дополнительного усилителя, анод - ко входу регистрирующего прибора, а коллектор электронов - ко входу входного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 457039, кл. G 01 R 19/00, 1972.

2,Авторское свидетельство СССР № 157412, кл. G 01 R 19/18, 1961.