Датчик поверхностных зарядов и потенциалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1283672 19) 4 С О 1 К 29/12 29/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете (72) В.Л, Грищенко и Л.М. Науменко (53) 621.317.32(088.8)(56) Сакалаускас С,Ю. Добровольскис А,Т. Измеритель распределения поверхностного электрического потенциала. - Приборы и техника эксперимента, 1978, У 3, с. 165-168.Авторское свидетельство СССР У 464872, кл. С 01 К 29/12, 1973, (54) ДАТЧИК ПОВЕРХНОСТНЫХ ЗАРЯДОВ И ПОТЕНЦИАЛОВ(57) Изобретение относится к измери, тельной технике и может быть использовано в репрографии, дефектоскопии,электротехнике. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при одновременном расширенииполосы пропускания. Для достиженияцели в устройстве, содержащем металлический электрод 1, электростатический экран 2 и диэлектрическую вставку 3, металлический электрод 1 с рабочей стороны выполнен в форме кону-.са с вершиной в плоскости торца экрана 2, а диэлектрическая вставка 3расположена между образующей конусаи боковой поверхностью экрана. Приэтом отношение высоты конуса к радиусу металлического электрода 1 выбирается в диапазоне от 0,5 до 2. Диэлектрическая проницаемость вставкивыбирается равной 3. Выбор данныхпараметров бып осуществлен экспериментально. 2 ил.1283 б 72 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в репрографии, дефектоскопии,электротехнике.Целью изобретенияявляется повы 5шение чувствительности измерений приодновременном расширении полосы пропускания за счет выполнения металлического электрода в виде конуса свершиной в плоскости торца экрана иразмещения диэлектрической вставкимежду образующей конуса и боковой поверхностью экрана, а также выбора отношения высоты конуса Н к радиусу Коснования 150,5- (2ННа фиг. 1 представлена конструкциязондовой системь", на фиг, 2 - графикконтрастно-частотной характеристикиустройства (КЧХ),Датчик поверхностных зарядов и потенциалов содержит измерительныйметаллический электрод 1, расположенный в заземленном электростатическом экране 2. Торец металличес кого электрода выполнен в виде конуса с вершиной в плоскости торца экрана, Диэлектрическая вставка 3 расположена между образующей электродаи боковой поверхностью экрана, причем отношение высоты конуса к полуширине его основания лежит в интерваНле 0,5 ( - ( 2, Диэлектрическая про -ниц,замость вставки должна быть- 1-3,НПрецелы изменения - и значениеЕ выбраны экспериментально. При определении метрологических характеристик бесконтактных электростатическихиндукционных систем обычно пользуются представлениями о зондирующемполе Потенциал зондирующего поля определяется как лапласовское поле, 45возникающее в зондовой системе, еслина измерительном электроде задан единичный потенциал, а остальные проводники и экраны заземлены. ПриН 50( 0,5 коэффициент передачи постоянной составляющей, определяющий чувствительность системы, равенК = -- % К1 Ь55где Ь - расстояние до контролируемойповерхности;1 - расстояние до заземленнойподложки. 2 уПолоса пропускания системы на уровне 0,5, определяемая из КЧХ, равна 0; 0,85% 1 (фиг. 2; кривая а) . Таким образом, полоса пропускания 0;0,855 Г 1 определяет нижнюю границу интервала К.НПри - ) 2, т.е. при тонких зондах,К полоса пропускания расширяется на0,353, однако чувствительность измерений в этом случае падает в 3 разапо сравнению со случаем, когдаЫ(05 Кроме того, с приближением тонких зондов к поверхности носителя резко возрастает средняя мощность шума,1 обусловленного поверхностными неровностями носителя. Полезный сигнал нарастает медленней, чем шум, что приводит в итоге к ухудшению разрешающей способности.Изготовление и эксплуатация тонких заостренных зондов сопряжены также с техническими трудностями. Поэтому целесообразен выбор промежуточного варианта геометрической формы зонда - в виде конуса, для которогоН0 5 ( -2. Для зондовой системы с У К- = 3/2 КЧХ на фиг. 2 представленаНКкривой. Устройство работает следующим образом.В цепи измерительного электрода, установленного над контролируемой поверхностью, индуцируется сигнал Я, При этом коэффициент передачи записывается следующим образом:1 ЬУ - Р. К 2М 1 3 1КЧХ устройстваВ й г +в )К(о) 2 "2 - (2 и+1) 2 Л= и 1 в-1, (ьЖсЯ)2где 1(дК) - функция Бесселя и-го порядка;и = 0,1 Как видно из фиг. 2, полоса пропускания на уровне 0,5 составляет 10; 1; 14% , чувствительность К(о) К Ь3 1Составитель Е. Пл Техред М.Ходанич иков Редак орректор Л, Пилипенк Циткин Заказ 7433/4 Тираж 730 ПИ Государственного делам изобретений и Москва, Ж, Раушодписно комитета СССоткрытийская наб., д ВНИИ п 13034 роизводственно-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, ул . Проектн 3 283Формула изобретения Датчик поверхностных зарядов и потенциалов, содержащий металлический электрод, помещенный в электростатический экран, и диэлектрическую встав ку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности при расширении полосы пропускания, металлический электрод с рабочей 0 672 4стороны выполнен в форме конуса с вершиной в плоскости торца экрана, а диэлектрическая вставка расположена между образующей конуса и боковой поверхностью экрана, при этом отношение высоты Н конуса к радиусу К металлического электрода соответствует выражению