CS215536B1 - Přístroj pro bezkontaktní detekci a měření povrchového elektrického náboje materiálů - Google Patents

Abstract

Přístroj pro bezkontaktní detekci a měření povrchového elektrického náboje materiálů sestávající z držáku vzorku, kovové sondy upevněné na izolátoru a vyhodnocovacího elektronického zařízení, kde držák vzorku se pohybuje periodicky nebo neperiodicky vzhledem k sondě. Přístroj je opatřen dvěma kontakty v blízkosti sondy, z nichž první elektromechanicky spojuje v okamžiku přiblížení držáku vzorku k sondě odvrácenou síranu sondy s držákem vzorku a druhý při oddálení držáku vzorku od sondy spojuje elektromechanicky libovolné místo sondy se vstupní svorkou vyhodnocovacího zařízení. Jediný vysoký izolační odpor je potřebný pro držák sondy, o hodnotě vyšší než ΙΟ13 Ω, vyhodnocovací zařízení není elektrometrického typu, má vstupní odpor 10_1 až ΙΟ12 Ω. Zařízení je tím jednoduché, necitlivé k vlivům vlhkosti, netrpí polarizačními efekty a je odolné vůči vnějším elektrickým poruchám. Je vhodné pro určování charakteristik izolantů různých tvarů a struktury povrchu, pokud jde o jejich schopnost se elektricky nabíjet a vybíjet.

Description

>215336

Vynález se týká přístroje pro bezkontaktnídetekci a měření povrchového elektrické-ho náboje materiálů.

Povrchový elektrický náboj materiálů sev současné době bezkontaktně měří pomocíelektronických elektrometrů různých typů:stejnosměrných, s kmitajícím jazýčkem ne-bo kmitajícím kondenzátorem nebo s fixníelektrodou a rotujícím vzorkem. Využívá sepři tom elektrického náboje indukovanéhona izolované kovové elektrodě spojené selektrometrem. Vstup elektrometru musíbezpodmínečně vykazovat hodnotu odporupřevyšující ΙΟ13 Ω, jinak dochází k vyrov-nání indukovaného náboje na hodnotu blíz-kou nule. Pro vstupní aktivní obvod elek-trometru se proto užívá speciální elektron-ky nebo polovodiče typu FET. Tyto aktivníprvky mají však řadu vlastností, působícíchpři měření potíže: nejsou dostatečně prou-dově stabilní, projevují se u nich vlivy stár-nutí, jsou zatíženy dlouhodobými polarizač-ními efekty, jsou bez speciálních dodateč-ných opatření choulostivé na vliv vlhkostia jsou citlivé ke vnějším elektrickým poru-chám. Výše uvedené nevýhody odstraňuje pří-stroj pro bezkontaktní detekci a měření e-lektrického náboje materiálů sestávající zdržáku vzorku, sondy a vyhodnocovacíhozařízení podle vynálezu, jehož podstataspočívá v tom, že kovová sonda je upevněnana vysokoohmovém izolantu, svou čelní plo-chou rovnoběžně s kovovým držákem vzor-ku, přičemž kovový držák vzorku a kovovásonda jsou mechanicky spojeny s kinema-tickým členem pro jejich vzájemný perio-diský nebo neperiodický pohyb v roviněčelní plochy kovové sondy, dále je přístrojopatřen prvním kovovým kontaktem, umístě-ným na straně kovové sondy odvrácené odvzorku, pro periodické nebo neperiodickéelektrické spojování odvrácené strany ko-vové sondy s libovolným místem elektrickyspojeným s kovovým držákem vzorku, dá-le je přístroj opatřen druhým kovovým kon-taktem, umístěným v libovolném místě ob-vodu nebo od vzorku odvrácené strany ko-vové sondy, pro periodické nebo neperio-dické elektrické spojování se svorkou elek-tronického nízkoohmového vyhodnocovací-ho zařízení.

Vyššího účinku popsaného zařízení podlevynálezu je dosaženo tím, že na kovovésondě vzniká při pohybu vzorku vzhledemke kovové sondě v důsledku mechanickyuzavíraného elektrického spojení odvráce-né strany kovové sondy s kovovým držákemvzorku, zprostředkovaného prvním kovo-vým kontaktem, reálný elektrický náboj,který je pak přiváděn z libovolného místakovové sondy mechanicky uzavíraným e-lektrickým spojením, zprostředkovaným dru-hým kovovým kontaktem, ke vstupní svor-ce elektronického nízkoohmového vyhod-nocovacího zařízení. Tímto způsobem je od-dělen pasivní prvek, tj. měřicí kovová son- da od aktivního prvku, elektronického níz-koohmového vyhodnocovacího zařízení. Izo-lant, na němž je upevněna sonda, lze snad-no realizovat s vysokým elektrickým odpo-rem, bez polarizačních efektů a bez zna-telného vlivu vlhkosti, užije-li se pro nějmateriálu vhodného typu a geometrie, např.tenké dlouhé keramické tyčinky. Nízký od-por elektronického vyhodnocovacího zaří-zení pak působí, že zařízení nepodléhá vpře-du uvedeným potížím při měření. Protožedobu sepnutí kontaktů lze volit krátkouvzhledem k době mezi jednotlivými přiblí-ženími kovového držáku se vzorkem k son-dě, realizovanými pomocí kinematickéhočlenu, sníží se silně pravděpodobnost vý-skytu vnější elektrické poruchy. Přístroj pro detekci a měření povrchové-ho eletkrického náboje materiálů je sche-maticky znázorněn na obrázku.

Sestává z držáku vzorku, sondy, a vyhod-nocovacího zařízení, přičemž kovová son-da 1 je upevněna na vysokoohmovém izo-lantu 2, o elektrickém odporu převyšujícímΙΟ13 Ω, svou čelní plochou rovnoběžně skovovým držákem 3 vzorku, přičemž kovo-vý držák 3 vzorku a kovová sonda 1 jsoumechanicky spojeny s kinetickým členem4 pro jejich vzájemný periodický nebo ne-periodický pohyb v rovině čelní plochy ko-vové sondy 1, dále je přístroj opatřen prv-ním kovovým kontaktem 7, umístěným nastraně kovové sondy 1 odvrácené od vzor-ku, pro periodické nebo neperiodické elek-trické spojování odvrácené strany kovovésondy 1 s libovolným místem elektrickyspojeným s kovovým držákem 3 vzorku, dá-le je přístroj opatřen druhým kovovým kon-taktem 8, umístěným v libovolném místěobvodu nebo odvrácené strany kovové son-ňy 1, pro periodické nebo neperiodické e-lektrické spojování se svorkou 6 elektro-nického nízkoohmového vyhodnocovacíhozařízení 5, jehož vstupní odpor je v rozme-zí 10_1 Ω až ΙΟ12 Ω, s výhodou v mezích103 až 10s Ω.

Pro lepší objasnění vynálezu bude nyníuveden popis činnosti; pomocí kinematic-kého členu 4 se periodicky nebo neperio-dicky přibližuje kovový držák 3 vzorku kekovové sondě‘Va umístěné na vysokoohmo-vém izolantu 2. Tím se v kovové sondě 1indukuje elektrický náboj, který se krátko-dobým mechanickým uzavřením prvníhokovového kontaktu 7, spojujícího elektrickystranu kovové sondy 1 odvrácenou od ko-vového držáku 3 vzorku s tímto kovovýmdržákem 3, převede na reálný elektrickýnáboj. Při periodickém nebo neperiodic-kém oddálení kovového držáku 3 vzorku odkovové sondy 1 se krátkodobým mechanic-kým uzavřením druhého kovového kontak-tu 8 elektricky spojí libovolné místo kovo-vé sondy '*3 se svorkou 6 elektronickéhonízkoohmového vyhodnocovacího zařízení 5.

Je patrno, že při každém pracovním cyk-lu, tj. přiblížení kovového držáku 3 s na-

Claims (1)

1. 215 5 bitým vzorkem ke kovové sondě 1 a jehooddálení od kovové sondy 1 je generovánreálný elektrický náboj, jehož velikost jeúměrná velikosti náboje vzorku a jehož po-larita je opačná, než polarita povrchovéhonáboje vzorku. Tento náboj je periodicky ne-bo neperiodicky přiváděn k nízkoohmové-mu elektronickému vyhodnocovacímu zaří-zení 5. Jednotlivé nábojové dávky lze o so-bě známými způsoby sčítat, indikovat a za-znamenávat. Je výhodné sečíst naprogramo-vaný počet dávek, vynulovat čítači zaříze-ní a opakovat sčítání. Tímto způsobem lzepodle známých statistických vztahů zlep- pRedmEt Přístroj pro benzkontaktní detekci a mě-ření povrchového elektrického náboje ma-teriálů, sestávající z držáku vzorku, sondya vyhodnocovacího zařízení, vyznačený tím,že kovová sonda (1) je upevněna na vyso-koohmovém izolantu (2), svou čelní plo-chou rovnoběžně s kovovým držákem [3Jvzorku, přičemž kovový držák (3) vzorkua kovová sonda (1) jsou mechanicky spojenys kinematickým členem (4J pro jejich vzá-jemný periodický nebo neperiodický po-hyb v rovině čelní plochy kovové sondy(1 j, dále je opatřen prvním kovovým kon- 36 6 šit přesnost vyhodnocení vykompenzovánímnáhodných odchylek v jednotlivých nábojo-vých dávkách. Přístroj podle vynálezu je vhodný prospolehlivé, jednoduché a přesné stanovovánícharakteristik vzorků libovolných izolan-tů, například keramiky, skla, plastickýchmateriálů ve velké variantě tvarů a struk-tur, například ve formě vláken, textilu, gra-nulí, prášků atd., pokud jde o jejich schop-nost se elektricky nabíjet a vybíjet. Zvláš-tě vhodný je pro zjišťování účinnosti anti-statických úprav materiálů. YNÁLEZU taktem (7) umístěným na straně kovovésondy [1J odvrácené od vzorku, pro perio-dické nebo neperiodické elektrické spojo-vání odvrácené strany kovové sondy (1) slibovolným místem elektricky spojeným skovovým držákem (3) vzorku, dále je o-patřen druhým kovovým kontaktem (8J,umístěným v libovolném místě obvodu ne-bo od vzorku odvrácené strany kovové son-dy (1), pro periodické nebo neperiodickéelektrické spojování se svorkou (6) elek-tronického nízkoohmového vyhodnocovací-ho zařízení (5). 1 list výkresů