Способ определения площади шероховатой поверхности электропроводных изделий Советский патент 1981 года по МПК G01B7/32 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения неэлектрических величин электрическими методеми и может быть использовано при измерении площадей поверхностей изделий в химическом и электронном машиностроении. Известен способ определения площ ди поверхности электрОповодного. изд лия путем установления соотношения между исследуемой площадью г оверхнос и площадью поверхности эталона,при ко тором обесжиренные контролируемое из делие и эталон взвешивают,помещают в ванну химического никелирования и од новременно никелируют до получения тонкого слоя никеляj затем повторно взвешивают. По соотношению привесов изделия эталона судят о соотношении их площадей fl. Однако этот способ не позволяет точно измерять фактическую площадь .микрошероховатой поверхности, так как заметное в весовом отношении ни 1 елирование проводит к сглаживанию шероховатости. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо сбб определения площади шероховатой поверхности электропроводных изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие устанавливают в вакуумной камере с измерительным электродом на фиксированном расстоянии от последнего, подключают изделие и измерительный электрод к разным полюсам источника питания постоянного тока и по величине эмиссионного тока определяют площадь шероховатой поверхности f 2 . Однако данный способ обладает невысокой точностью измерения, так как в нем измерение эмиссионного тока проводится при наложении внешнего ускоряквдего поля высокой напряженности, что не может не привести к возникновению погрешности от острийных эффектов, зависящей от кривизны поверхностей элементов микрорельефа. Погрешность возрастает с уменьшением размера шероховатости, так как с уменьшением шероховатости на фиксиров нйой площади количество углйа увеличийаётся. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что вакуумную камеру термостатируют.

в процессе измерения эмиссионного тока наносят покрытие из материгша с низкой работой выхода на поверхности контролируемого изделия и измерительного электрода, фиксируют эмиссионный ток насыщения с контролируемой поверхность , изменяют полярность подключения полюсов источника питания между поверхностями контролируе1«юго изделия и измерительного электрода, фиксируют эмиссионный ток на- , сьвцения с поверхности измерительного электрода и по отношению измерительных токов насыщения определяют площадь шероховатой поверхности, в качестве покрытия из материала с низкой работкой выхода используют покрытие из материала толщиной в 3-100 атомных слоев, а измерительный электрод используют в качестве эталона с известной площадью поверхности.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1. с электроизоляторами 2, в которую помещают контролируемое изделие 3 и измерительный электродэталон 4. Вакуумную камеру 1 термосттируют с помощью печей. 5, при этом температуру контролируют с помощью термопар 6.

Вакуумирование камеры 1 производя через вентиль 7, а впуск цезиевого пара - через вентиль 8 из цезиевого термостата 9.

Способ осуществляется следующим образом.

В вакуумную камеру 1 с электроизоляторами 2 помещают контролируемое изделие 3, изготовленное из любого Электропроводного материала, наприме молибдена, и измерительный электродэталон 4, изготовленный также из любого электропроводного материала, например молибдена/ поверхность которого обработана по наивысшему кладсу чистоты. Поверхность контролируемого изделия 3 размещают на фиксированном расстоянии от поверхности измерительного электрода-эталона 4, величина которого зависит от давления пара цезия при впуске его в вакуумную камеру 1 и не должна превышать длину свободного пробега электронов.

Подключают контролируемое изделие 3 и измерительный электрод-эталон 4 к разным полюсам источника питания постоянного тока.

Через вентиль 7 производят вакуумирование камеры 1 до давления меньше рт. ст., после чего вакуумную камеру 1, технологические линии и цезиевый термостат 9 термостатируют при температуре, меньшей или равной 475° К с помощью печей S. Контроль температуры проводят с помощью термопар 6. Вентиль 7 закрывают и открывают вентиль 8, через

который цезиевый пар начинает поступать в вакуумную камеру 1, постепенно конденсируясь на поверхности контролируемого изделия 3 и поверхности измерительного электрода-эталона 4.

В процессе впуска цезиевого пара ,в вакуумную камеру 1 измеряют вольтамперную характеристику между контролируемым изделием 3 и измерительн электродсчч-эталоном 4. В процессе нрастания атомных слоев цезия на поверхностях электронный ток эмиссии достигает величины тока насыщения, которую фиксируют.

Изменяют полярность подключения полюсов источника питания между поверхностями контролируемого изделия 3 и измерительного электрода-эталона 4 .

Ток эмиссии с измерительного электрода-эталона 4 изменяется скачком до величины тока насыщения, которую фиксируют.

Отношение токов эмиссии равно отношению площади контролируемого изделия 3 к площади поверхности измерительного электрода-эталона 4 и по данному отношению токов эмиссии определяют площадь поверхности контролируемого изделия 3.

Ошибка измерения в предлагаемом способе минимсшьна и ограничивается ошибкой измерений поверхности эталона и термоэмиссионного тока.

Измерение тока современными методами осуществляется довольно точно (0,2%) , а поверхность эталона легко определить с ошибкой,не превьлиающей 0,5%, например измерением линейных размеров микрометром, при условии величины шероховатости эталона пренебрежимо малой по сравнению с шероховатостью изделия.

Таким образом, предлагаемый способ обладает повышенной точностью измерений площади микрошероховатой поверхности в широком диапазоне параметров шероховатости при сравнительно простом устройстве осуществления и наипростейшем способе вычислений.

Формула изобретения

1.Способ определения площади шероховатой поверхности электропроводных изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие устанавливгиот в вакуумной камере с измерительным электродом на фиксированном расстоянии от последнего, подключают изделие и измерительный электрод к раз- ; ным полюсам источника питания постоянного тока и по величине измеренного эмиссионного тока определяют площадь шероховатой поверхности, о т л и чающий -с я тем, что, с целью

повБЕиения точности, вакуумну§ камеру термостатируют, в процессе иэме)ёния эмиссионного тока наносят покрытие из материала с низкой работой э зЬсода на поверхности контролируемого изделия и измерительного электрода, фиксируют, эмиссионный ток насьацения с контролируемой поверхности, изменяют полярность подключения полюсов источника питания между поверхностями контролируемого изделия и измерительного электрода, фиксируют эмиссионный ток насыцения с поверхности измери тельного электрода и по отношению измеренных токов насьацемия определяют площадь шероховатой поверхности.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пок1ЯЛТИЯ из материала с низкой работой выхода используют покрытие из материала толциной в 3-100 атомных слоев.

3.способ по п. 1, отличающийся тем, что измерительный электрод используют в качестве эталона с известной площадью поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

O

1.Авторское свидетельство СССР № 103750, кл. G 01 В 19/30, 1956,

2.Авторское свидетельство СССР 587319, кл. 6 01 В 7/34, 1975 (прототип).

5

О О Vo

О 01 О О