Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда

,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДФфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ(71),Саратовский сельскохозяйственный институт и Научно-исследовательский институт механики и физики приСаратовском государственном университете(56) Авторское свидетельство СССРУ 574684, кл. С 01 К 29/12,22.12.75,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА(57) Изобретение относится к электроизмерениям, является дополнительнымизобретением по авт. св. У 574684 иможет быть использовано в рельефографии, электрографии и др. отраслях техники, где необходимо измерятьплотность заряда на поверхности диэлектрика. Цель изобретения " иовышение точности - достигается тем,что дополнительно возбуждают второеквазнстатическое электрическое полес другой частотой и пространственнымраспределением заряда относительнопервого, По результатам проведенныхизмерений определяют плотность заряда из системы решаемых уравнений.Устройство для реализации способасодержит измерительный зонд 1, электроды 2 и 3, измерительный электрод4, вибратор 5, генераторы 6, 7 и 20,избирательные усилители 8 - 12, измерительные приборы 13 - 17. Диэлектрик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, имеет металлическую подложку 19, к которойподключен третий генератор 20. 1 ил,35 1 ф451 и 1 - амплитуды токов на частотахсоответственно ц 3 о,т Ф 2 ф1 - амплитуда тока на частотеЯ, 50На чертеже приведена электрическаяпринципиальная схема устройства дляиллюстрации предлагаемого способа.Устройство содержит измерительныйзонд 1, имеющий электроды 2 и 3 и измерительный электрод 4. Измерительныйзонд 1 механически соединен с вибра-.тором 5, подключенным к первому генеИзобретение относится к областиэлектроиэмереиий, может быть использовано, например, й рельефографии,электрографии и других отраслях техники, где необходимо измерять плотностьзаряда на поверхности диэлектрика, и является усовершенствованием способа по авт. св. У 574684.Цель изобретения - повьппение точности йзмерений, Цель достигаетсятем, что дополнительно возбуждаютвторое квазистатическое электрическоеполе, имеющее другую частоту относительно первого, и другое пространственное распределение, измеряот переменные токи на низкой частоте, обеих высоких частотах и на комбинационных частотах и по результатам измерений определяют плотность заряда изсистемы уравнений 201,-Н,Кьмя, (Н+Я, )1 П, ЙС, /Й:,1",=П,ас,/аЕ,1,=П,С,251где Й - толщина слоя;Е - диэлектрическая проницаемость;11 - среднее расстояние иэ заряО 30женной поверхности и до точки измерений;Ю - изменение при модуляции;Я - площадь измерительного элек 4трода;б - плотность заряда;Я - частота модуляции;о 1 ио) - частоты первого и второгоквазистатических высокочастотных полей;О, и Б - амплитуды напряжений, возбуждающих высокочастотныеполя;С, и С " емкости, в .которых возбуждаются высокочастотные поля; Ратору 6, Электрод 2 соединен с общей шиной. Электрод 3 соединен с вторым генератором 7. Измерительный электрод 4 подключен к входам избирательных усилителей 8 - 12, настроенных соответственно на частоты Й ,о 3 ,д,о 1 + Я,и + Я, К выходам усилителей подключены измерительные приборы 13 - 17. Диэлектрик 18, на котором измеряется локальная плотность заряда, снабжен металлической подложкой 19, к которой подключен третий генератор 20.Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда осуществляется следующим образом.В области измерения, ограниченной измерительным зондом 1, возбуждают первое квазистатическое электрическое поле с частотой и, при помощи генератора 7 и второе квазистатическое электрическое поле с частотой о 3 при попомщи генератора 20. Возбуждаемые электрические поля складываются с электрическим полем, наведенным поверхностным зарядом диэлектрика 18, Измерительный зонд 1 приводится в колебательное движение вибратором 5 с частотой Я., определяемой первым генератором 6, На измерительном электроде 4 относительно общей шины возникает переменное напряжение, определяемое суммарным электрическим полем, модулированным с частотой 5. При помощи избирательных усилителей 8-12, настроенных соответственно на частоты Й,о 3, ии) и комбинационные частоты о 1+ Я ио 1 +2, и измерительных приборов 13-17 измеряют переменные токи, имеющие .соответствующие частоты.Суммарный ток измерительного электрода 4 зависит от всех параметров системы, влияющих на точность измере 1 6 +фгде Ц - ток, определяемый поверхностным зарядом;ток, определяемый. другимипараметрами: толщиной слоядиэлектрической проницаемостью, расстоянием от диэлектрической поверхности. доточки измерений и его изменением, площадью измерительного электрода,Указанные параметры определяют емкости между электродами 3 и 4 - СФормула изобретения 1,е 1 в амплитуды токов на частотахсоответственно и) 3 ,и 1, ++5, и 1,+Я;амплитуда тока на частотеЯ. Составитель А, ПучковскийТехред А.Кравчук Корректор В. Бутяга Редактор А. Козориз Заказ 5423/43 Тираж 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного коетета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.; д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 1262 и между эпектродом 4 и подложкой 19 = С . Зная величины 11 и Б , а также измерив амплитуды токов, можно определить все параметры системы из уравнений 51, =Н, с 1 С, /1ь1,=Ц,ас,йе;ц, фПо значениям С и С определяют 10 параметры Н, Е,, Я , 1 и, подставляя их в уравнение1 в НЫ 1 2 Я /СН+ Е 1 )определяют. локальную плотность поверхностного заряда по Формуле5о 1 .(И+Я 1 ) ЙНЯд ЯВсе параметры могут быть определены с высокой точностью, так как . значения напряжений, частот генераторов, а также токов, известны, При 20 этом погреюность определения плотности поверхностного заряда не зависит от трудно учитываемых изменений параметров,Таким образом, отличия предлагае мого способа позволяют повысить точность измерения локальной плотности поверхностного заряда. При реалы" зации способа можно использовать возбуждение больеего количества квази" статических электрических высокочастотных полей. Способ измерения локальной плотно 35 сти поверхности заряда по авт. св.В 574684, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью погашения точности 421 4измерений, в области измерений возбуждают второе,квазистатическое электрическое поле, имеющее другую частоту относительно первого, и другоепространственное, распределение, измеряют переменные токи на низкой час-тоте, обеих высоких частот и на комбинационных частотах и по результатам измерений определяют плотностьзаряда из системы уравнений1 В Н 6 ЕДЯ Я /(Н+ Е 1, )1, Б,ЙС, /Йй,1,=0,ас,й,3где Н - толщина слоя зарядамиЕ - диэлектрическая проницаемость 9- среднее расстояние от заряженной поверхности до точкиизмерений;д - измерение при молудяцни;Я - площадь измерительного элек 4трода;6 - плотность заряда;Й - частота модуляции;ц 3 - частоты первого и второгоквазистатических высокочастотных полей;О,и 1.1 - амплитуды напряжений, возбуждающих высокочастотныеполя;С, и С - емкости, в которых возбуждаются высокочастотные поля;,