Способ измерения распределенияудЕльНОгО СОпРОТиВлЕНия B ОпТичЕСКиХпРОзРАчНыХ СРЕдАХ Советский патент 1981 года по МПК G01N21/00 G01R29/14 

1

Изобретение относится к области измерений электрических параметров различных материалов и может быть использовано в оптоэлектронике для измерения распределения удельного сопротивления в оптических материалах.

Известны способы измерения распределения удельного сопротивления материала с помощью электрических зондов 1.

Способ состоит в измерении с помощью передвижного электрического зонда распределения потенциала на поверхности образца, к которому приложено постоянное напряжение с помощью двух неподвижных электрических зондов. При этом нелинейность распределения потенциала между неподвижными зондами характеризует неоднородность распределения удельного сопротивления.

Наиболее близким к данному изобретению является четырехзондовый способ измерения распределения удельного сопротивления на поверхности пленки, осуществляемый посредством приложения постоянного напряжения к среде 2.

Недостатком известных способов является невозможность измерения распределения удельного сопротивления в высокоомных материалах, больщая затрата времени на измерение, недостаточная точность и невозможность измерения объемного распределения удельного сопротивления. Постоянная времени однократного измерения при исследовании высокоомных материалов зоидовым методом определяется временем зарядки входной емкости электрометра С и равна ACS/d, где удельное сопротивление материала, d - диаметр контактной площадки электрического зонда, константа . Для материалов с удельным сопротивлением J 10 ом м постоянная времени составляет сек при мкм и .

Таким образом, при исследовании высокоомных материалов время измерения распределения удельного сопротивления, т.е. время полного рабочего цикла, равное NT. где N необходимое число точек кривой распределения, становится слищком больщим. Кроме того, использование зондового метода не исключает погрещности измерения, связанные с состоянием поверхности исследуемого материала, наличием поверхностного нарущенного слоя с особым, отличным от остального объема, характером проводимости, а также с перераспределением зарядов и полей в объеме материала по мере передвижения зонда. Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что к среде прикладывают одновременно с постоянным напряжением переменное, измеряют распределение изменения показателя преломления на частоте переменного напряжения, после чего отключают постоянное напряжение и измеряют время релаксации показателя преломления на частоте-переменного напряжения и определяют уделное сопротивление по формуле D-i АПсо в иьи-ы TS7 где Uo и постоянное и переменное напряжения, соответственно; unj -изменение показателя преломния на частоте переменного напряжения;d - расстояние между электродами образца; Т - время релаксации; и.о -диэлектрическая проницаемость среды и вакуума; В - константа. На-чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ, где источник света 1, коллиматор 2, скрещенные поляроиды 3 и 4, компенсатор 5, образец 6, объектив 7, экран 8, фотоприемник 9, источник переменного напряжения 10, аттенюатор 11, конденсатор 12, источник постоянного напряжения 13. Пример осуществления способа К двум электродам на противоположных гранях исследуемого образца, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, при

кладывают постоянное электрическое напряжение. По истечении максвеловского времени по схеме, приведенной на чертеже, в различных точках образца в плоскости ху измеряют ДПбиС помощью устройства, показанного выше. Затем одновременно с постоянным напряжением подают переменное напряжение Uw от источника 10 через конденсатор 12, которое вызывает фазовую модуляцию световых волн. Фазовая модуляция с помощью поляроидов преобразуется в амплитудную, которая регистрируется фотоприемником 9. Величину Л , измеряют путем компенсации фазовой модуляции с помощью компенсатора 4. В качестве компенсатора используют, например, калиброванный электрооптический модулятор, на который через аттенюатор 11 подают калиброванное напряжение, индуцирующее фазовую модуляцию противоположного знака.

жением переменное, измеряют распределение изменения показателя преломления, на частоте переменного напряжения, после чего отключают постоянное напряжение и измеряют время релаксации показателя преломления на частоте переменного напряжения, определяют удельное сопротивление по формуле

f4 .- i arioj d-TM

- & 14 Uo. o

где Uo и Utj-постоянное и переменное напряжение, соответственно;

ДПц,-изменение показателя преломления на частоте переменного напряжения;

d - расстояние между электродами образца;

м- время релаксации; Далее нормируют найденное объемное распределение ДПооДля чего отключают постоянное напряжение, измеряют время релаксации f (( величины изменения показателя преломления на частоте переменного напряжения и вычисляют величину удельного сопротивления по формуле, указанной выще. Разрещающая способность способа определяется длиной волны света и может достигать 1 мкм. Погрещность измерения распределения удельного сопротивления определяется погрещностью изменения относительной величины измерения показателя преломления на частоте переменного напряжения и не превыщает 1%. Способ измерения применим ко всем материалам, у которых величина электрического эффекта не пропорциональна электрическому полю, а также к низкоомным материалам, имеющим линейный электрооптический эффект. Использование способа измерения удельного сопротивления обеспечивает по сравнению с существующими такие преимущества, как возможность измерения объемного распределения удельного сопротивления в высокоомных оптических материалах, существенное упрощение узлов, используемых для измерений устройств, вследствие отсутствия как подвижных электрических зондов, так и средств экранирования (защиты от помех), необходимых при использовании электрометрического способа измерения. Формула изобретения Способ измерения распределения удельного сопротивления в оптических прозрачных средах, осуществляемый посредством приложения постоянного напряжения к среде, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения к среде прикладывают одновременно с постоянным напря. - диэлектрическая проницаемость

среды и вакуума; В - константа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 230967, кл. G 01 R 31/00, опубл.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 3676775, кл. 324-64, опубл. 1972 тотип).