Способ определения распределения электрического потенциала в диэлектриках

(19) 01) 1 А 4(51) С 01 Ю 23 203 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СР(71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 367395, кл. С 01 Н 29/14, 1971,2, Дергобузов К.А. и др. Радиаци- . онная диагностика электрических потенциалов. М., Атомиздат, 1978, с, 61 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА В ДИЭЛЕКТРИКАХ, заключающийся в предварительном измерении совокупности функций чувствительности для исследуемого диэлектрика, облучении ис" следуемого диэлектрика электронами ф-источника и измерении количества обратнорассеянных электронов приприложении к исследуемому диэлектрику электрического поля и без него в условиях, соответствующих условиям предварительного измерения функций чуветвительности, и определении по результатам измерений распределения электрического потенциала в исследуемом диэлектрике, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения средств реализации, повышения оперативности и достоверности, предварительное измерение совокупности функций чувствительности и облучение электронами производят в условиях приложения к исследуемому диэлектри- увае ку заданного набора постоянных магнитных полей, вектор индукции которых параллелен поверхности исследуемого диэлектрика.ЬиЙ1060018 1 случае мы имеет систему уравнений вида Е(х)Р(к)дк, (г)0 4Изобретение относится к областидиагностики объемных электрическихпотенциалов радиационными методами.Известен способ измерения потенциала точки внутри диэлектрика с помощью электрических средств 11.Недостатками известного способаявляются ограниченный круг днэлектриков, которые с его помощью можнозондировать, и контактный характер 1 Оизмерений.Зондирование электрических полейс использованием радиационных методовосновано на влиянии объемных электрических полей в диэлектриках на 15прохождение через них заряженныхчастиц - электронов. При этом происходит изменение числа регистрируемыхдетектором частиц, относительнаявеличина которого д", называемаяэффектом поля, определяется изй-,У:"огде М и М - число зарегистрированных детектором частиц соответственнопри наличии и отсутствии электрического поля в зондируемом образце.Иэ теории радиационных методовзондирования потенциалов известно,что измеренная величина эффекта полясвязана с распределением потенциалапо глубине диэлектрика Е (х) соотношением где д - толщина образца;40Р(х) - функция чувс"гвительности,определяемая заранее длякаждого материала, образцыиз которого подлежат зондированию, например, путем за дания поля Е(х) в диэлектрике и решения уравнения (2)относительно Р(х).Из соотношения (2) видно, что, , зная функцию чувствительности и измерив величину д", мы можем судить ополе Е(х), Принцип получения более детальных сведений о поле заключает" ся в том, что в процессе зондирования величину эффекта поля Р измеряют 55 в условиях, при которых реализуются различные, причем линейно независимые,функции чувствительности. В этом с= Ех) Р, (х) дх, (3) где 1 - параметр.Решение полученной системы дает уже детальные сведения о распределении поля. Количество измерений с различными функциями определяется конкретно для каждого случая и зависит от точности проводимых измерений, необходимой точности результатой, возможностей аппаратуры, используемых методов.и инструментов для вычисления и т.д. Способ изменения функции чувствительности зависит от того, какой метод используется для зондированияНаиболее близким к предложенному способу является альбедный способ определения распределения электрического потенциала в диэлектриках, заключающийся в предварительном измерении совокупности функций чувствительности для исследуемого диэлектрика, облучении исследуемого диэлектрика электронами Д -источников и измерении количества обратнорассеянных электронов при приложении к исследуемому диэлектрику электрического поля и без него в условиях, соответствующих условиям предварительного измерения функций чувствительности, и определении по результатам измерений распределения электрического потенциала в исследуемом диэлектрике 1.23.Характеристики того или ионого, метода в основном оцрделяются схемой изменений функций чувствительности и видом этих функций. При таком способе в качестве источников используются -изотопы со сплошным энергетическим спектром, Изменение функций чувствительности, обуславливающее изменение глубины зондирования, происходит с изменением максимальной энергии спектра р-источника Т . На практике это достигается заменой одного -источника на другой с отличной от первого максимальной энергиейНедостатком этого метода является то, что известные р-нуклиды не дают возможности осуществлять способ наиболее оптимально с точки зрения18Прч реалиазации способа образец 1облучают электронами от р-источника 2, установленного в защите 3. Детекторы 4 измеряют количество обратнорассеяняых электронов в отсутствийи при наличии электрического поляв условиях приложения магнитного поля с индукцией В, вектор которойпараллелен поверхности образца.Необходимо, чтобы накладываемоепостоянное магнитное поле обладалоазимутальной симметрией, т.е. изменялось бы лишь по координате х. Минимальная величина ирпукции магнитного поля должна быть порядка 10 110 Тл. Магнитное поле может бытьнаправлено таким образом, что онобудет способствовать уменьшению глубины проникновения в образец электронов, что обеспечивает воэможностьизменения такого параметра Функциичувствительности, как х ;т.е.Макс .возможность реализации различныхФункций чувствительности. Измеривнеобходимый набор функций Р.(х) привоздействии на образец заданногонабора значений магнитного поля нв тех же условиях " набор величинэффекта поля, система уравнений (3)может быть решена относительно Е(х),т.е. зондирование может быть выполнено с использованием лишь одногоисточника Д-излучения. Это упрощаетсредства реализации нрсцесса измерений и одновременно приводит к увеличению точности, надежности и достоверности результатов,Сила, действующая со стороны магнитного поля яа движущуюся заряженную частицу, достигает максимумапри взаимно перпендикулярном направлении векторов скорости ч и индукциимагнитного поля В, Благодаря этомунаибольший эффект будет достигатьсяв том случае, когда вектор индукциинаправлен параллельно плоскости зондируемого образца, При этом большуючасть пути электрон., несущие информацию об электрическом поле диэлектрика, будут иметь направление,перпендикулярное направлению вектора индукции В.На фиг, 2 приведены измеренныефункции чувствительности для-источника. Т 1 при величинах магнитно+ной индукции В, равных 0; 0,25;0,5 Тл (кривые 5, 6, 7). ИзмерениеР(х) производилось при создании вдиэлектрике заданного распределения. 3 10600 получения максимальной достоверности результатов, При зондировании образцов определенной толщины области зондирования каждым изотопом должны5 как можно равномернее распределяться по толщине зондируемого диэлектрика. Это накладывает определенные требования ыа тип используемого нуклида. Связано это с тем, что величина области зондирования определяет р ся областью локализации Функции чув- ствительности Р(х). Например, для нуклида С параметр х20 мг/см.ИПригодны для зондирования также нуклиды фР, Т 1 и зфЯг+9 фУ для которых значеиия параметра хравны соответственно 25, 250 и 300 мг/смф.Таким образом, из приведенных при меров видно, что функции чувствительности существующих в природе"изотолов крайне неравномерно располагаются по глубине, а это не позволяет решить с достаточно высокой точностью систему уровнений (3 1.Целью изобретения является унро- д щение средств реализации, повышение оперативности и достоверности измерений.Это достигается тем, что согласно предложенному способу определения распределения электрического потенциала в диэлектриках, заключающемуся в предварительном измерении сово. купности Функций чувствительности для исследуемого диэлектрика, облучении исследуемого диэлектрика электронами р-источника и измерении количества обратнорассеянных электро- . нов при приложении к исследуемому диэлектрику электрического поля и ,без него в условиях, соотвествующих: . условиям предварительного измерения Функций .чувствительности и определении по результатам измерения и функ-. . циям чувствительности распределения электрического потенциала в исследуемом диэлектрике, предварительное изМерение совокупности функций чувствительности и облучение электронами производят в условиях приложения к исследуемому диэлектрику заданного набора постоянных магнитных полей, вектор индукции которых параллелен поверхности исследуемого диэлектрика.На фиг. 1 показана геометрия55 . измерений; на фиг. 2 - графически показан вид измеренных функций чувствительности.ЛЮ УФОЙ Корре Максимишин 898 П енного комитета СС етенкй и открытий 5, Раушская наб., д 2 Тираж ВНИИПИ Государстпо делам изоб 13035, Москва, ЖодписноеСР Зака роектная, 4 Фил 3 106001Для оценки влияния магнитного поля на функцию чувствительности воспользуемся известной формулой Лоренца: 5Р = Ч(Е +5) Ре + фв фгде ч - скорость;о - заряд частицы.Силы, действующие на электрон со 10 стороны как электрического, так и магнитного полей, проявляются в эффекте поля через обусловленное ими изменение пробега. Таким образом, если наложить на образец магнитное 15 поле 5, направленное параллельно поверхности образца, то величина области локализации 0 - хфункции чувствительности соответственно уменьшится ,на величину, пропорциональную отно шению Р /Р , Одновременно будет происходить увеличение значений Р(х) вблизи хО благодаря увеличению числа частиц, на которые может действовать электрическое поле. 25 актор Л, Письман Техред Л.Коцюб ППП "Патент", г. Ужгород Таким образом можно устанавливать путем изменения величины индукции магнитного поля любую глубину зондирования, меньшую глубины, соответствующей условию отсутствия магнитного поля, для данного р-источника,По сравнению с известным альбедным методом описанный способ имеет следующие преимущества: упрощаются средства реализации способа, сокращается на30% время измерений за счет того, что используется один р-изотоп, а изменение области зондирования 0 - хпроизводится за счет изменения величины магнитного поля, прикладываемого к исследуемому диэлектрику; повышается достовер. ность измерений за счет уменьшения числа неконтролируемых факторов, играющих роль при измерениях,в известном способе и связанных с необходимостьк замены -источников (расстояние источник-образец угол наклона плоскости источника к плоскости образца и т д )