Измерительная ячейка

533889 ПИСАНИЕ ЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советски ациалистическ т,:г. от ч :,. - .т"ч- "т- т фРтптт дгч ОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Кл.е С 01 К 31/16 9.04,74 (21) 20 нением заявки 2) Заявлено с присое Государственный комите Совета Министров ССС ло делам изобретений 23) Приорите ь40 621,317,74(088,8) крытии вания описания 13.10.7 а огуб, А. Беркови расного Знамени И. Ульянова-Ле Казанский ордена Трудовогосударственный университет им 71) Заявител Е) ИЗМЕРИТЕЛЬН публиковано 30.10,76. Бюлл Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах для исследования диэлектрических свойств полупроводников и диэлектриков в широком частотно- температурном диапазоне. 5Известны измерительные ячейки, представляющие вакуумную колбу, состоящую из двух частей, соединенных посредством вакуумного уплотнения, в верхней части которой впаяны выводы электродов и термопар, а в нижней 10 части размещен узел электродов с держателями образца и внутренним нагревателем.Однако такие измерительные ячейки сложны в изготовлении и использовании, не позволяют быстро менять образцы, обладают боль шой температурной инерцией и низкой помехозащищенностью, не позволяют измерять высокоомные образцы и работать на переменном токе из-за неоднородности электрического поля между электродами. 20Цель изобретения - расширение диапазона измерсний и повышение надежности в работе.Это достигается тем, что предлагаемая измерительная ячейка снабжена неподвижным кольцевым электродом, внутри которого разме щен измерительный электрод, а на наружной и внутренней поверхностях колбы нанесен металлизированный кольцевой слой, охватывающий выводы электродов,На чертеже показана предлагаемая измери тельная ячейка. Измерительная ячейка состоит из вакуумной разъемной колбы и узла электродов, находящегося внутри вакуумной колбы, Вакуумная колба изготавливается из стекла и состоит из верхней части 1 и нижней части 2, соединенных посредством вакуумного шлифа 3. В верхней части проходят выводы 4 экранировки и термодатчика 5, а также выводы 6 электродов, диаметрально разнесенные дляуменьшения объемной проводимости изоляции, Металлизированный кольцевой слой 7 нанесен вокруг выводов электродов изнутри и снаружи верхней части вакуумной колбы, Выводы 4 экранировки и термодатчика также защищены кольцевым слоем 7 от влияния токов утечки.Нижняя часть 2 вакуумной колбы имеет видцилиндра. Для соединения с вакуумной системой нижней части колбы служит патрубок 8. Узел электродов подвешен на изолированных проводах 9, соединенных с выводами 4 и 6 на верхней части 1 вакуумной колбы, чтобы нс допускать касания поверхности узла электродов дна вакуумной колбы, что позволяет исключить влияние поверхностных токов утечки (до 10-4 а) внутри вакуумной колбы на измеренияНижняя часть 2 колбы, закрепленная наамортизирующих теплоизолирующих прокладках 10, присоединена к вакуумной системе патрубком 8,10 15 20 25 30 40 45 50 Узел электродов состоит из верхнего диска 11, на котором закреплены направляющая втулка 12 и стойки 13, пружины 14 на штоке подвижного потенциального электрода 15, пейодвижных измерительных электродов6 и кольцевого электрода 17, размещенного вокруг электрода 16, закрепленных на нижнем диске 18.Образец 19 зажимается между электродами 15 и 16 с помощью пружины 14.Для получения низких температур служит съемный сосуд Дьюара с хладагентом (например, жидким азотом), надеваемый на нижнюю часть 2 колбы.Нагрев колбы осуществляют с помощью съемного экранированного нагревателя 20.При сборке узла электродов потенциальный 15, измерительный 16 электроды и кольцевой слой шлифуются и полируются совместно для устранения непараллельности и достижения высокой степени чистоты поверхности.,Положение потенциального электрода 15 относительно плоскости измерительного электрода 16 регулируется при сборке узла электродов.Температура узла электродов измеряется термодатчиком 5, который экранирован для исключения влияния помех (наводок) в его цепи на измерение малых токов (до 10 в 4 а) и на высокочастотные измерения.Так как образец 19 имеет малые размеры (диаметр -15 мм и толщина 0,001 - 3 мм) и зажат между металлическими электродами, то температурные градиенты сведены в нем к минимуму. Точность стабилизации температуры внутри колбы +0,1 С, а точность измерения температуры + 0,05 С.Измерительная ячейка работает следующим образом.Перед измерениями нижняя часть 2 колбы измерительной ячейки закрепляется на раме экрана (не показан) посредством прокладок 10. Патрубком 8 нижняя часть колбы присоединена к вакуумной системе. Образцы в виде спрессованной таблетки, пленки на подложке или диска помещаются в узел электродов, извлеченный из ячейки, благодаря подвески его к верхней части 1 колбы посредством соединительных проводов. Смена образца происходит быстро, поскольку один из электродов 15 выполнен подвижным, Соединение верхней 1 и нижней 2 частей происходит посредством герметизпруемого вакуумной смазкой шли. фа 3,В зависимости от требований эксперимента на нижнюю часть 2 колбы надевается либо нагреватель 20, либо сосуд Дьюара с хлад- агентом, что позволяет производить измерения в температурном диапазоне от - 196 до +250 С,Контроль температуры образца осуществляется термодатчиком 5.В зависимости от характера образца измерительная учейка подключается к различным приборам. Если сопротивление образца составляет 1 - 10 ом, то измерительная ячейка подключается в плечо моста постоянного тока. Если же сопротивление образца составляет 10 - 10" ом, то измерительную ячейку подключают на вход тераомметра - электрометра,Диапазон частот от 10 гц до 10 мгц (при более высоких частотах начинает сказываться влияние распределенных индуктивностей и емкостей соединительных проводов) перекрывается: от 10 гц до 200 кгц мостами переменного тока, в плечо которых включается измерительная ячейка, от 30 мгц до 10 мгц - измерителями добротности (Я-метрами), к резонансному контуру которых подключается измерительная ячейка.Работа с мостами переменного тока и метрами при подключении данной измерительной ячейки специфических особенностей не имеет,Формула изобретения Измерительная ячейка, преимущественно для исследования полупроводниковых и диэлектрических образцов, выполненная в виде размещенной в термостате и соединенной с вакуумной системой разъемной колбы, в которой соосно размещены подвижпыЙ потенциальный и неподвижный измерительный электроды с выводами, отличаощаяся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения надежности в работе, она снабжена неподвижным кольцевым электродом, внутри которого размещен измерительный электрод, а на наружной и внутренней поверхностях колбы нанесен металлизировапный кольцевой слой, охватывающий выводы электродов.53388917Составитель Н, Блинкова Редактор Е. Караулова Техред М. Семенов Корректор И, Позняковская Заказ 2176/15 Изд. М 1687 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2