Измерительный ртутный зонд

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(5) М Кл з Н О 1. 21/66 Гасударственный кемнтет СССР Опубликовано 15.11.82. Бюллетень42Дата опубликования описания 25,11.82(53) УДК 621 315 ,684 (088.8) ло делам лэебретеннй н еткрмтнй(72) Авторы изобретения Я. О. Ройзин и В. С. Василенко Одесский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И. И, Мечникова(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ РТУТНЫЙ ЗОНД 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных устройствах для исследования и контроля неоднородности распределения электрофизических параметров по поверхности полупроводниковых и диэлектрических материалов. Известны конструкции зондов для измерения параметров полупроводниковых и диэлектрических материалов, выполненные в виде капилляра со ртутью, снабженного механизмом, прижимающим ртуть к измеряемой поверхности, выполненным в виде упругой мембраны, прилегающей к ртути 1. Недостатками таких зондов являются: необходимость выдерживать расстояние от поверхности зонда до поверхности образца 10 мкм с точностью 1 - 2 мкм; плохая воспроизводимость поверхности контакта сложность получения достаточного давления ртути для работы с зондом диаметром менее 80 мкм.Наиболее близким к изобретению техническим решением является сканирующий 2измерительный зонд, содержащий намагниченную иглу и контактное устройство в виде неэлектропроводного несмачиваемого ртутью диска,со сквозным аксиальным капилляром, заполненным ртутью, снабженным намагниченной заглушкой для прижатия ртути к измеряемой поверхности 2.Недостатками этого зонда являются плохая воспроизводи мость поверхности контакта вследствие возможной потери ртути при перемещении зонда, сложность заправ ки зонда, ненадежность в работе и трудность при работе с капилляром диаметром менее 100 мкм, что ограничивает разрешающую способность зонда.Цель изобретения - повышение надежности контактирования и точности измерений.Указанная цель достигается тем, чтов измерительном ртутном зонде, содержащем диэлектрический диск со сквозным аксиальным капилляром, заполненным ртутью, и механизм перемещения ртути, механизм перемещения ртути выполнен в виде нагревателя и соединенной с капилляром замкнутой емкости, заполненной диэлектрической жидкостью и ртутью, между которыми раз 974463мещена мембрана, причем нагреватель расположен над мембраной.На фиг.изображен предлагаемый зонд с нагревателем, размещенным снаружи емкости, общий вид; на фиг. 2 - то же, с нагревателем, размешенным внутри емкости.Измерительный ртутный зонд (фиг. 1) содержит намагниченную иглуи механизм перемещения ртути к измеряемой поверхности, состоящий из магнита 2, к которому крепится емкость 3, заполненная жидкостью 4, в которой имеется пузырек газа. Емкость снабжена нагревателем 5, который может быть размещен снаружи или внутри ее (фиг, 2), и сообщается с капилляром 6, заполненным ртутью 7. Капилляр 6 выполнен аксиально в диэлектрическом, не смачиваемом ртутью диске 8. Электрический контакт 9 между ртутью и магнитом иглы выполнен из металла, не взаимодействующего со ртутью. Между ртутью и жидкостью емкости размещена мембрана 10.Зонд работает следующим образом.При опускании зонда на исседуемую поверхность и включении нагревателя 5 жидкость 4 расширяется и выталкивает ртуть в капилляре 6 к поверхности образца, На поверхности образца ртуть образует контактную плошадку, причем радиус кривизны свободной поверхности ртути уменьшается, что соответствует увеличению давления ртути. Газовый пузырек в жидкости, уменьшаясь в объеме, предохраняет механизм от чрезмерного возрастания давления.Во втором варианте конструкции измерительного ртутного зонда (фиг. 2) механизм перемещения ртути содержит магнит 2, к которому крепится емкость 3, заполненная диэлектрической жидкостью 4 с внесенным внутрь нагревателем 5. Емкость сообщается с капилляром 6, заполненным ртутью 7. Электрический контакт 9 к ртути выполнен из металла, не взаимодействующего с ртутью. Магнит 2 изолирован от измеряемой поверхности диэлектрическим диском.Выполнение в описанном зонде механизма перемещения ртути в виде емкости, снабженной нагревателем, позволяет осуществить стабильное прижатие ртути к измеряемой поверхности, что обеспечивает постоянную площадь контактирующей поверхности.Это приводит к увеличению надежности работы и точности электрических измерений.Термическое расширение жидкости позволяет получать большое давление, необходимое для работы с капиллярами диаметром менее 80 мкм. Для работы с зондом с капилляром Д 10 мкм необходимо давление 4 атм, 1 О что невозможно получить в зондах известных конструкций. Поскольку жидкость обладает малой сжимаемостью, можно получать любое необходимое давление в предложенном зонде за счет термического расширения жидкости.15Использование нагревателя внутри диэлектрической жидкости (фиг. 2) уменьшает тепловую инерционность зонда. Размещение магнита вокруг капилляра упро щает перестановку зонда. Простота перестановки и малая инерционность позволяют использовать зонд для экспресс-измеренийй.25формула изобретенияИзмерительный ртутный зонд, содержащий диэлектрический диск со сквозным аксиальным капилляром, заполненным ЗО ртутью, и механизм перемещения ртути,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контактирования и точности измерений, механизм перемещения ртути выполнен в виде нагревателя и соединенной с капилляром замкнутой емкости, заполнен ной диэлектрической жидкостью и ртутью,между которыми размещена мембрана, причем нагреватель расположен над мембраной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР557701, кл. Н 01 . 21/66, 1976.2. Авторское свидетельство СССР617726, кл. б 01 й 1/06, 1976.Редактор М. КелемешЗаказ 8723/72ВНИИП Составитель Л. Про Техред И. Верес Тираж 761Государственного комит елам изобретений и от сква, Ж - 35, Раушская Патент, г. Ужгород, у опенкоКорректорПодписноета СССРрытнйнаб д. 4/5Проектная,