Способ измерения распределенияудельного сопротивления b оптическихпрозрачных средах

О П И С А Н И Е (11) 819637ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическихРеспубликОпубликовано 07.04.81. Бюллетень 13Дата опубликования описания 17.04.81 ао делан изооретеиий и открытий(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ОПТИЧЕСКИХ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕДАХИзобретение 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 сопротив- ления на поверхности пленки, осуществляемый посредством приложения постоянного напряжения к среде 2.Недостатком известных способов является невозможность измерения распределения удельного сопротивления в высокоомных материалах, большая затрата времени на измерение, недостаточная точность и невозможность измерения объемного распре.деления удельного сопротивления, 11 остоян.ная времени однократного измерения прн 5исследовании высокоомных материалов зондовым методом определяется временем за.рядки входной емкости электрометра С и равна .= АСЯ й,где Я - удельное сопротивление материала, д - диаметр контактной площадки электрического зонда, конс 1 о танта А = 1. Для материалов с удельнымсопротивлением )з109 ом м постоянная времени составляет Г 10 сек при д О мкм и С ф,Таким образом, при исследовании высо З коомных материалов время измерения распределения удельного сопротивления, т.с, время полного рабочего цикла, равное Я г.где М необходимое число точек кривой распределения, становится слишком большим.Кроме того, использование зондового метода не исключает погрешности измерения, связанные с состоянием поверхности исследуемого материала, наличием поверхностного нарушенного слоя с особым, отличным от1 О 15 и 25 зо Формула изобретения 35 40 45 50 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 где 1.1 Ц впостоянное и переменное напряжения, соответственно;Ьп, - изменение показателя преломния на частоте переменного напряжения;д - расстояние между электродамиобразца;Т - время релаксации;Е и с. о - диэлектрическая проницаемостьсреды и вакуума;В - константа. г 1 л. чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ, где источник света 1, коллиматор 2, скрешенные 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 способаК двум электродам на противоположных гранях исследуемого образца, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, прикладывают постоянное электрическое напряжение. По истечении максвеловского времени по схеме, приведенной на чертеже, в различных точках образца в плоскости ху измеряют Ь п,с помощью устройства, показанного выше. Затем одновременно с постоянным напряжением подают переменное напряжение Бс 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 Ь п,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, индуцируюшее фазовую модуляцию противоположного знака,4Далее нормируют найденное объемное распределение Ьп для чего отключают постоянное напряжение, измеряют время релаксации Ъ величины изменения показателя преломления на частоте переменного напряжения и вычисляют величину удельного сопротивления по формуле, указанной выше.Разрешающая способность способа определяется длиной волны света и может достигать 1 мкм, Погрешность измерения распределения удельного сопротивления определяется погрешностью изменения относительной величины измерения показателя преломления на частоте переменного напряжения и не превышает 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. Способ измерения распределения удельного сопротивления в оптических прозрачных средах, осуществляемый посредством приложения постоянного напряжения к среде, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения 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, определяют удельное сопротивление по формуле где 11 о и Ц, - постоянное и переменное напряжение, соответственно;Ь и, - изменение показателя преломления на частоте переменного напряжения;д - расстояние между электродами образца;819637 Составитель М. ДТехред А. БойкасТираж 907арственного коизобретений иЖ - 35, Раушскт, г. Ужгород,дловски ш д. 4/5роектная 5 иЕо в диэлектрическая проницаемость среды и вакуума; В - константа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеРедактор Т. Глазова Заказ 1290/20 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москва,филиал ППП Патен