DE2264168A1 - Vorrichtung zur messung von mengen von elektrischen ladungen - Google Patents

Vorrichtung zur messung von mengen von elektrischen ladungen

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R5/28—Electrostatic instruments

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Description

3815-72
AGENGB RATIONALE DE VALORISATION BE LA EEGHEECHE (A N V A E ) Vorrichtung zur Messung von Mengen von elektrischen Ladungen.-
I)ie Erfindung betrifft die Vorrichtungen zur Messung von Mengen von elektrischen Ladungen, wie sie insbesondere für Messungen in ionisierten Gasen benutzt werden und einerseits wenigstens eine 3?anganordnung zum Auffangen von elektrischen Ladungen eines gegebenen Zeichens mit einer Ablenkelektrode, welche gegenüber dem Körper auf ein elektrisches Potential gleichen Zeichens wie das der aufzufangenden Ladungen gebracht wird, und einer Sammelelektrode, welche mit dem Korper über einen Widerstand verbunden werden kann, welcher das Abfliessen der von der Sammelelektrode aufgefangenen Ladungen gestattet, sowie ein Messelement aufweisen, dessen Eingang mit dem durch dieses Abfliessen der Ladungen gebildeten Strom gespeist wird.
Derartige Messvorrichtungen sind bekannt und z.B. bereits in dem von dem Centre National der la Eecherche
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Scientifique am 19.September 1967 mit dem Titel "Perfectionnemente apportla aux dispositifs de mesure des quantitέδ de chargee olectriques" eingereichten französischen Patent Nummer 1 551 950 beschrieben. Im allgemeinen ist die Messung geringer Konzentrationen von elektrischen Ladungen oder Ionen in Gasen mit diesen Vorrichtungen nicht genau genug.
Die Erfindung bezweckt insbesondere» derartige !lesevorrichtungen so auszubilden, dass sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen und insbesondere genaueMessungen geringer lonenkonzentrationen ermöglichen.
Hierfür ist eine erfindungsgemasse Messvorrichtung der obigen Art dadurch gekennzeichnet, dass die Fanganordnung eine dritte, sogenannte Vorspannungselektrode aufweist,welche so angeordnet ist, dass die Sammelelektrode zwischen der Ablenkelektrode und dieser Vorspannungselektrode liegt, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Eintreten des die elektrischen Ladungen befordernden Gases zwischen die Sammelelektrode und die Vorspannungselektrode zu verhindern, welch letztere auf ein elektrisches Potential gebracht wird, dessen Zeichen dem der Ablenkelektrode entgegengesetzt ist, und welches eine solche Amplitude hat, dass bei Fehlen von elektrischen Ladungen zwischen der Ablenkelektrode und der Sammelelektrode das Potential der Sammelelektrode gegenüber dem Korper Null ist.
Gemass einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist eine derartige Messvorrichtung mit einem elektrometrischen Verstarker, welcher als ein mit Halbleitern bestückter parametrischer Verstarker ausgebildet ist, welcher die an den Klemmen des Widerstands durch das Abfliessen der von der Sammelelektrode aufgefangenen Ladungen erzeugte Spannung verstärkt, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Kühlung des elektrometrischen Verstärkers auf eine unter der Raumtemperatur liegende Temperatur aufweist.
Die Fanganordnung der Messvorrichtung ist
zweckmassig doppelt ausgeführt und weist zwei Anordnungen von drei Elektroden auf, welche voneinander durch elektrisch isolierende Platten und durch eine mit dem Korper verbundene mittlere Elektrode getrennt werden, welche diese beiden Anordnungen
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elektrisch voneinander trennt, wobei diese letzteren gestatten, gleichzeitig Mengen von elektrischen Iiadungen mit entgegengesetzten Zeichen zu messen.
Die Erfindung hat ferner ein Verfahren zur Messung von Mengen von elektrischen Ladungen mittels einer Messvorrichtung mit wenigstens einer Fanganordnung mit einer Ablenkelektrode, einer Sammelelektrode und einer Vorspannungselektrode zum Gegenstand, wobei die Vorepannungselektrode so angeordnet ist, dass die Sammelelektrode zwischen der Ablenkelektrode und der Vorspannungselektrode liegt, wobei die Fanganordnung ausβerdem Mittel aufweist, welche den Eintritt des Trägergases der elektrischen Ladungen zwischen die Sammelelektrode und die Vorspannungselektrode verhindern, wobei die Ablenkelektrode auf ein elektrisches Potential gebracht wird, welches das gleiche Zeichen wie die aufzufangenden Ladungen hat, wobei die Sammelelektrode mit dem Korper über einen Widerstand verbunden ist, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungselektrode auf ein elektrisches Potential gebracht wird, dessen Zeichen dem der Ablenkelektrode entgegengesetzt ist, und welches eine solche Amplitude hat, dass bei Fehlen von elektrischen Ladungen zwischen der Ablenkelektrode und der Sammelelektrode das Potential der Sammelelektrode gegenüber dem Korper Null ist.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemasse Messvorrichtung.
Fig. 2 ist das gleichwertige Schaltbild der Vorrichtung der Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemässen doppelten Fanganordnung.
Fig. 4 ist ein allgemeines Schema einer Messanlage.
Fig. 5 ist eine geschnittene Teilansieht der Vorrichtung zur Kühlung des elektrometrischen Verstärkers.
In Fig. 1 sieht man eine Vorrichtung zur Messung von Mengen von elektrischen Ladungen, insbesondere zur Messung der atmosphärischen Ionisierung, mit einer lonenfang-
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anordnung 1 und einem elektrometrischen Verstarker 2, d.h. einem parametrischen Verstärker mit Halbleitern (mit einem "Varaktor11 oder einer Diode, deren Kapazität mit dem sie durchfliessenden Strom veränderlich ist). Eine Eingangsklemme η des Verstärkers 2 ist mit dem Körper verbunden. Die Fanganordnung ist eine ebene kapazitive Fanganordnung mit einer Ablenkelektrode 3» einer Sammelelektrode 4 und erfindungsgemäss einer dritten, Vorspannungselektrode genannten Elektrode 5·
Es sind Mittel vorgesehen, welche das Eintreten des Tragergases der elektrischen Ladungen zwischen die Sammelelektrode 4 und die Vorspannungselektrode 5 verhindern. Sie werden insbesondere durch eine Schrägflächenanordnung r gebildet, deren Hohe gleich dem Abstand zwischen den Elektroden 4 und 5 ist, und welche sich über die ganze Breite dieser Elektroden erstreckt . Diese Schragflachenanordnung ist auf der Seite der Elektroden 4 und 5 angeordnet, auf welcher der Tragergasstrom der elektrischen Ladungen ankommt«
Der Querschnitt der Schragflachenanordnung 7
kann dreieckig sein und, wie in Fig. 1 dargestellt, eine solche Lage haben, dass seine Spitze gegen den Trägergasstrom gerichtet ist, so dass sie als Ablenker dient und das Gas zwischen die Elektroden 3 und 4 leitet.
Zur Vornahme einer Messung wird, wie in Flg. dargestellt, die Ablenkelektrode 3 gegenüber dem Korper 6 auf ein elektrisches Potential V1 gebracht, dessen Zeichen das gleiche wie der von der Sammelelektrode 4 aufzufangenden Ladungen 1st. In Fig. 1 und 2 ist angenommen, dass die aufzufangenden Ladungen positiv sind, und die Elektrode 3 ist mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle S^ verbunden. Die Elektrode 4 ist mit der anderen Eingangskleinme m des Verstärkers 2 sowie mit dem Korper über einen Widerstand B verbunden» welcher das Abfliessen der von der Elektrode 4 aufgefangenen Ladungen ermöglicht. Hit R1 ist der Isolierwideretand zwischen den Elektroden 3 und 4 und mit C1 die von diesen Elektroden gebildete Kapazität bezeichnet. CÄ bezeichnet die zwischen der Elektrode 4 und dem Korper 6 gebildete Storkapazität.
Die Vorspännungselektrode 5 ist so angeordnet, dass die Sammelelektrode 4 zwischen der Ablenkelektrode 3 und
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dieser Vorspannungselektrode 5 liegt. Diese letztere wird auf ein elektrisches Potential V« gebracht» dessen Zeichen dem der Ablenkelektrode 3 entgegengesetzt ist. R2 bezeichnet den Isolationswiderstand zwischen den Elektroden 4 und 5 und C2 die zwischen diesen Elektroden gebildete Kapazität. Bei dem betrachteten Beispiel wird die Elektrode 5 auf ein negatives Potential gebracht und ist mit dem negatiben Pol einer Gleichstromquelle S2 mit regelbarer Spannung verbunden»
Die Amplitude des Potentials V2, auf welches
die Vorspannungselektrode 5 gebracht wird, ist so bemessen, dass bei Fehlen von elektrischen Ladungen zwischen der Ablenkelektrode 3 und der Sammelelektrode 4 das Potential dieser letzteren Elektrode gegenüber dem Korper Null ist.
Dies ist der Pail, wenn der den Widerstand R
durchfliessende Strom Bull ist,d.h. wenn die Stärke des den Widerstand R-j durchfliessenden Stroms gleich der des den Widerstand R2 durchfliessenden Stroms ist. Diese Gleichheit kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden :
V1 = T2 oder V1R9 = V9 R1 R1 R2
Wenn unter diesen Bedingungen ein Trägergas von elektrischen ladungen geringer Konzentration zwischen den Elektroden 3 und 4 hindurchströmt, fliessen die von der Sammelelektrode 4 aufgefangenen ladungen über den Widerstand Re ab und erzeugen eine Spannung, welche selbst bei kleinen Vierten gemessen werden kann.
Bei Fehlen der Vorspannungselektrode 5 wäre
dies nicht der Pail. In diesem Pail wird dann nämlich, obwohl die Sammelelektrode 4 ursprünglich auf das Potential Null des Körpers 6 gebracht wird, bei Anschluss dieser Elektrode an den elektrometrischen Messverstärker 2, welcher den Widerstand R0
enthalt, ein elektrischer Strom in den Widerständen R- und R (Fig. 2) fliessen. Bei Fehlen der Vorspannungselektrode 5 würde also die Saismelelektrode 4 auf folgendes Potential gebracht werden :
V — _ e γ Ve - Re + H1 * V1
3 0 9 8 3 0 / ü H /:■
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Dieser Potentialunterschied kann infolge seiner Grosse mit der Messung schwacher Konzentrationen unvereinbar sein und die Deutung der Kessergebnisse erschweren. Er stört den Wert des elektrischen Feldes in der Fanganordnung und führt so gewisse Fehler ein. Wenn das Potential V.· positiv ist, kann er als gleichwertig mit einer Anwesenheit von positiven Ionen mit der Beweglichkeit μ an der Oberflache der Sammeleiektrode 4 angesehen werden. Diese letztere fangt dann nur noch Ionen mit einer Beweglichkeit μ·> μ und umgekehrt die negativen Ionen mit einer Beweglichkeit μ"< μ auf.
Schliesslich sind die gegenseitigen Verschiedenheiten der "Grenzbeweglichkeiten11 der aufgefangenen Ionen von der Grossenordnung des Verhältnisses V /V1.
θ ·
Bekanntlich wird die Beweglichkeit eines Ions durch das Verhältnis v/E bestimmt, in welchem ν die Geschwindigkeit des Ions und E das elektrische Feld, welchem das Ion ausgesetzt ist, bezeichnen·
Ausserdem besitzt eine Fanganordnung ohne Vorspannungselektrode 5 einen grpssen praktischen Nachteil infolge der grossen Werte der Widerstände R und R1. Dies ergibt eine betrachtliche Zeit zur Einstellung des Potentials V . Fur den
Beginn der Messungen muss aber abgewartet werden, bis dieses Potential erreicht ist, da sonst zwei zu verschiedenen Zeitpunkten an dem gleichen ionisierten Gas vorgenommene Messungen verschiedene Ergebnisse ergeben wurden.
Das erfindungsgemasse Vorhandensein einer Vorspannungselektrode 5 ermöglicht also die Messung schwacher Konzentrationen bis zu einigen Zehnern von Ionen je Kubikzentimeter, ohne dass die Ausbildung eines Gleichgewichtszustands abgewartet werden muss.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemassen doppelten Fanganordnung 1a. Die verschiedenen Elektroden sind mit dem gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 mit nachfolgendem Buchstaben a oder b_ bezeichnet.
Die Fang anordnung v/eist einen metallischen
Aussenmantel 7 mit Rechteckquerschnitt auf, welcher oben durch einen Deckel 8 abgeschlossen wird. Isolierblocks 9 und 10 mit Rechteckquerschnitt sind so gegen die Innenflachen des Mantels
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und des Deckels gelegt, dass sie eine innere Kammer B mit Rechteckquerschnitt bestimmen·
Die Isolierblocks 10 sind parallel und ihre
einander gegenüberliegenden Innenflachen bilden zwei der Wände der Kammer B,
An den Innenwanden der Blocks 10 sind parallele Nuten 11 mit Rechteckquerschnitt vorgesehen, welche sich über die ganze Lange dieser Blocks erstrecken· Diese Hüten 11 dienen zum Einsetzen der Elektroden 3a, 4a, 5a und 3Jb, 4Jb, 5t> in die Blocks 10. Die Mittelebenen dieser Elektroden Bind zu den Mittelebenen der Blocks 10 senkrecht, wobei die Elektroden 3a, 3h die beiden anderen Wände der Kammer B bilden. Eine zu den Elektroden 3a, 3Jb parallele und von diesen gleich weit entfernte Mittelelektrode 12 trennt die Kammer B in zwei gleiche Teile. Diese Elektrode 12 ist mit dem Korper verbunden, um die beiden Teile der Kammer B elektrisch voneinander zu trennen und eine elektrische Kopplung zwischen diesen Teilen zu verhindern·
Alle Elektroden werden durch ebene längliche Metallplatten mit rechteckigem Umriss und1 mit Rechteckquerschnitt gebildet, wie aus Pig. 3 hervorgeht. Die Dicke der Elektroden 5a, 5b ist kleiner als die der anderen Elektroden. Der Abstand el zwischen der Ablenkelektrode 3a oder 3Jb und der Sammelelektrode 4a oder 4t> ist grosser als der Abstand e_ zwischen der Sammelelektrode und der Vorspannungselektrode 5a, 5b»
Die Vorspannungselektroden 5a, 5Jb fassen in
geringem Abstand die Elektrode 12 ein und sind von dieser durch Schichten 13 aus einem elektrisch isolierenden Stoff getrennt.
Auf diese Weise werden innerhalb der Fanganordnungen 1 zwei Fanganordnungen B^, B2 gebildet, welche der Fanganordnung 1 der Fig. 1 entsprechen. Es genügt, die Ablenkelektroden 3a, 3t> auf gegensinnige Potentiale zu bringen, um mit diesen Fanganordnungen B^, Bg gleichzeitig an jeder Sammelelektrode 4a, 4Jb Ionen entgegengesetzten Zeichens auffangen zu können.
Das Trägergas der elektrischen ladungen wird
wesentlich zwischen die Ablenkelektroden 3a, 3b und die. Sanpel-
—* — oe» jsinaringejiB
elektroden 4a, 4b geleitet. Die Mittel zur Verhinderung/des Tragergases der elektrischen Ladungen zwischen die Elektroden 4a,,
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4b und die Elektroden 5a, 5t> sind in FiS· 3 nicht dargestellt.
Pig. 4 zeigt das Schaltbild der doppelten Panganordnung 1a der Pig· 3·
Die Ablenkelektroden) Sammelelektroden fand Torspannungselektroden sind in Pig* 4 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Pig. 3 bezeichnet. Man sieht in Pig· 4 eine der Schragflachenanadnung der Pig« 1 entsprechende Schrägflachenanordnung £.
Die beiden Sammelelektroden 4a, 4j> sind durch elektrische Leiter £ bzw. f mit einer Eingangsklemme von zwei elektrometrischen Verstarkern 2a, 2b verbunden, welche dem Verstärker 2 der Pig· 1 entsprechen· Die andere Eingangsklemme der Verstarker 2a, 2b hat Korperschluse. Der Ausgang dieser elektrometrischen Verstarker ist mit ihrem Eingang durch einen Wideretand Hat» 14b und eine Kapazität 15a, 15Jb verbunden, welche parallel geschaltet sind und eine Gegenkopplung bilden·
Der Verstärkungsfaktor der Verstarker 2a, 21) wird durch ihren Gegenkopplungswiderstand 14a.» 14Jb bestimmt, und ihre Ansprechzeit hangt von dem Wert der Anordnung aus den Widerstanden 14a, 14t> und den Kapazitäten 15a, 15]> ab·
Die Ausgange der elektrometrischen Verstärker 2a,, 2Jb sind mit einer Eingangsklemme von Verstärkern zur Impedanzanpassung 16a, 16Jb verbunden, z.B. doppelten DAR1INGTON-Schaltungen.
Die Verstärkungsfaktoren eines jeden Verstärkers 16a, 16Jb sind durch Gegenkopplungebrücken 17a, 17Jb festgelegt, welche einen ersten, zwischen den Ausgang dieser Verstärker und die genannte Eingangsklemme geschalteten Widerstand 18&, 18b und einen zweiten, zwischen diese Eingangsldemme und den Korper 6 geschalteten Widerstand 19a» 19]> enthalten.
Im allgemeinen bilden die Wideretande 18a,
19a die Teile eines Hegelwiderstands mit einem mit der genannten Eingangsklemme verbundenen Schieber. Das Gleiche gilt fur die Widerstände 18b, 19b.
Duroh Messung der Spannungen an den Ausgangen P und Q der Verstärker 16a, 16Jb kann man die Konzentrationen von Ionen verschiedenen Zeichens bestimmen, welche in jedem Teil Β.., Β« der Fanganordnung von den entsprechenden Sammel-
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elektroden aufgefangen werden.
Die Leitungen 20a, 20b verbinden cfil P bzw· Q mit (nicht dargestellten) Apparaten zur Messung dieser Spannungen.
Die Ausgänge P und Q sind miteinander durch
zwei gleiche Widerstände 21a, 21Jb verbunden. Der Mittelpunkt 22 dieser Widerstände 21ja, 21J> ist mit einem Eingang eines Verstärkers zur Impedanzanpassung 23 verbunden, dessen Ausgang mit dem genannten Eingang durch einen Widerstand 24 verbunden ist. Das Verhältnis zwischen dem Widerstand 24 und dem Wert der Widerstände 21a, 21]> bestimmt den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 23. Die andere Eingangsklemme des Verstärkers 23 ist mit dem Korper 6 verbunden. Ein elektrischer Leiter 25 verbindet den Ausgang des Verstärkers 23 mit einem Messgerät. Bs ergibt sich aus der Schaltung, dass die an den Eingang des Verstärkers 23 angelegte Spannung proportional zu der algebraischen Summe der an den Ausgängen P und Q vorhandenen Signale ist und somit die algebraische Summe der lonenkonzentrationen verschiedenen Zeichens in dem die Panganordnung 1a, durchströmenden Gasstrom darstellt. Das an die Leitung 25 angeschaltete Messgerät ermöglicht somit die Ermittlung dieser algebraischen Summe.
Man kann so mit der in der in 3?ig. 4 dargestellten Weise geschalteten langanordnung 1a gleichzeitig die positiven und negativen Komponenten der Mengen von elektrischen Ladungen und die algebraische Summe der Ladungen der beiden Zeichen messen.
Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführung des Messelements, bei welcher eine Vorrichtung 26 zur Abkühlung des elektrometrischen Verstärkers 2a. (oder 2 oder 2jb) unter die Raumtemperatur vorgesehen ist.
Der elektrometrische Verstärker 2a besitzt
wie jeder Verstärker eine Warmetrift. Dies ist insbesondere der Pail, wenn der elektrometrische Verstärker Bauteile benutzt, welche im Handel unter den Kamen "Varaktoren" bekannt sind und durch Dioden gebildet werden, deren Kapazität sich mit der sie durc hf liessenden Stromkooiponente ändert.
Die Spannungs- und Stromtrift eines guten elektrometrischen Verstärkers mit "Varaktoren" betragen grössen-
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opdnungsmassig 10μν/°0 (oder 10.10"6V/°C) und 10"14 A/°C in der Nahe der Raumtemperatur. Es ist daher zweckmassig, diese Vorrichtungen fur eine genaue Messung geringer Ionenkonzentrationen gut thermisch zu stabilisieren. An den Verstarkern bei in der Nahe von O0C liegenden Temperaturen vorgenommene thermische Versuche zeigen eine erhebliche Verringerung dieser Triften.
Ausserdem bewirkt das Arbeiten bei niedriger
Temperatur eine Verringerung der Amplituden der Geräusche thermischen Ursprungs.
Pur dieses Arbeiten bei niedriger Temperatur ist der elektrometrische Verstärker in ein z.B. metallisches Gehäuse 27 parallelepipedischer Form eingeschlossen, dessen Innenwände mit einer Wärmeschutzschicht 29 belegt sind.
In einer Wand des Gehäuses 27 und in dem benachbarten Abschnitt des Isolierstoffs 29 ist eine öffnung 30 ausgebildet. Ein Block 31 aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, z.B. Kupfer oder Messing, ist in diese öffnung 30 eingesetzt. Der Block 31 schliesst bundig mit der Aussenflache der Wand 27 ab, so dass er gut mit der Basis 32 eines Wärmestrahlers 33 mit Rippen 34 in Berührung steht. Dieser Strahler 33 kann mit naturlicher Konvektion oder mit erzwungener Belüftung arbeiten.
Die Vorrichtung 26 zur Kühlung des Verstärkers 2a ist an der dem Innern des Gehäuses 27 zugewandten Seite des Blocks 31 angebracht und wird durch ein mit dem "umgekehrten PELTIER-Effekt" arbeitendes Kuhlaggregat gebildet. Wenn eine Verbindungsstelle zwischen zwei verschiedenen Leitern (Metallen oder Halbleitern) von einem Gleichstrom durchflossen wird, tritt bekanntlich an dieser Verbindungsstelle eine Wärmeabsorption (umgekehrter PELTIiR-Effekt) oder eine Wärmeentwicklung (direkter PELTIIiIR-Effekt) auf.
Das Kühlaggregat kann z.B. durch mehrere Verbindungsstellen von Wismuttellurürproben des Typs N und des Typs P gebildet werden.
Die heisse Fläche 26a. des Aggregats 26 ist
gegen den Block 31 gelegt, während die kalbe Fläche 26b_ cegen das Elektrometer 2a gelebt iat, weLches an dem Aggregat 26 bß-
:) Cj 1J μ "j O / ύ ;.j '. /
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festigt ist. Die Speisung des Aggregats 26 mit elektrischem Strom ist nicht dargestellt»
Pig. 5 zeigt, dass der G-egenkopplungswiderstand 14a der Pig. 4 an dem Verstarker 2a so angebracht ist, dass er ebenfalls gekühlt wird.
Der Verbindungsdraht £ verbindet den Eingang des Verstärkers 2si mit der in Pig. 5 nicht dargestellten Sammelelektrode 4a der Panganordnung 1a.
Bei einer doppelten Panganordnung 1b wird natürlich die Kühlung des zweiten elektrometrischen Verstärkers 2b_ vorgesehen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung gestatte-fc also, sehr schwache Ionenkonzentrationen (einige Zehner Ionen je Kubikzentimeter) mit guter Genauigkeit zu messen. Perner können gleichzeitig die Mengen von positiven und negativen elektrischen Ladungen sowie ihre algebraische Summe gemessen werden.
Diese Vorrichtung ist besonders interessant fur die Messung der atmosphärischen Ionisierung.
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Claims (1)

  1. - 12 - 3815-72
    Patent änsprüche
    Vorrichtung zur Messung von Mengen von
    elektrischen Ladungen, insbesondere in ionisierten Grasen»
    welche wenigstens eine Fanganordnung zum Auffangen von elektrischen Ladungen eines gegebenen Zeichens mit einer Ablenkelektrode, welche gegenüber dem Korper auf ein elektrisches Potential gleichen Zeichens wie das der aufzufangenden Ladungen gebracht wird, und einer Sammelelektrode, welche mit dem Körper über einen Widerstand verbunden werden kann, welcher das Abflieseen der von der Sammelelektrode aufgefangenen Ladungen gestattet, sowie ein Messelement aufweist, dessen Eingang mit dem durch dieses Abfliessen der Ladungen gebildeten Strom gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fanganordnung eine dritte, Vorspannungeelektrode genannte Elektrode (5) aufweist, welche so angeordnet ist, dass die Sammelelektrode (4) zwischen der Ablenkelektrode (3) und dieser Vorspannungselektrode (5) liegt, wobei Mittel (r) vorgesehen sind, welche das Eindringen des Tragergases der elektrischen Ladungen zwischen die Sammelelektrode (4) und die Vorspannungselektrode (5) verhindern, welch letztere auf ein elektrisches Potential gebracht wird, dessen Zeichen dem der Ablenkelektrode (3) entgegengesetzt ist, und welches eine solche Grosse hat, dass bei Fehlen von elektrischen Ladungen zwischen der Ablenkelektrode (3) und der Sammelelektrode (4) das Potential der Sammelelektrode gegenüber dem Korper Null ist.
    2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fanganordnung doppelt ausgebildet ist und zwei Anordnungen von je drei Elektroden (3a, 4a, 5a und 3b, 4b, 5b) enthalt, wobei diese beiden Anordnungen voneinander duroh elektrische Isolierkörper (13) und durch eine mit dem Korper verbundene, die beiden Anordnungen elektrisch trennende Mittelelektrode (12) getrennt sind.
    3·) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) zwischen der Sammelelektrode (4a, 4b) and der Ablenkelektrode (3a, 3b) grosser als der Abstand (e) zwischen der Sammelelektrode (4a, 4b) und der Vorspannungselektrode (5a, 5b) ist.
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    4.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden durch ebene Platten gebildet werden.
    5.) Vorrichtung zur Messung von Mengen von
    elektrischen Ladungen, welche wenigstens eine Fanganordnung zum Auffangen der elektrischen Ladungen eines gegebenen Zeichens mit einer Ablenkelektrode, welche gegenüber dem Korper auf ein elektrisches Potential mit dem gleichen Zeichen wie das der' aufzufangenden Ladungen gebracht wird, und einer Sammelelektrode, welche mit dem Korper über einen Widerstand verbunden iat, welcher das Abfliessen der von der Sammelelektrode aufgefangenen Ladungen ermöglicht, sowie ein Messelement aufweist, dessen Eingang mit dem von diesem Abfliessen der Ladungen gebildeten Strom gespeist wird, wobei das Messelement durch einen parametrischen elektrometrischen Verstärker mit Dioden des Typs "Varaktor" gebildet wird, deren Kapazität sich in Funktion der sie durchfliessenden Stromkomponente ändert, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (26) zur Abkühlung des elektrometrischen Verstärkers (2a) bis unterhalb die Umgebunpfcemperatur.
    6.) Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
    gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) zur Kühlung des elektrometrischen Verstärkers durch ein mit dem "umgekehrten PELTIER-Effekt" arbeitendes Kühlaggregat gebildet wird.
    7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (27)» dessen Innenwände mit einem Wärmeschutzmittel (29) überzogen sind, und in welchem der elektrometrische Verstärker (2a) angeordnet ist, welcher mit der kalten Seite des Kühlaggregats (26) in Berührung s-'teht, während die heisse Seite des Kühlaggregats an einem in die Wand des Gehäuses eingesetzten Block (31) aus einem gut wärmeleitenden Metall anliegt, wobei dieser Block (31) eine nach aussen gewandte Seite aufweist, welche an einem an dem Gehäuse angeordneten Wärmestrahler (33) anliegt.
    8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenkopplungswiderstand (14a) zwischen den Ausgang und den Eingang des elektrometrischen Verstärkers (2a) geschaltet ist.
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    9.) Vorrichtung nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement eine elektronische Kette mit zwei parametrischen elektrometrischen Verstarkern (2a, 2b) aufweist, welche je mit einem der beiden Teile der doppelten Fanganordnung (1a) verbunden sind, wobei diese Kette so ausgebildet ist, dass sie die gleichzeitige Messung der Mengen von positiven und negativen Ladungen sowie der algebraischen Summe dieser Ladungsmengen gestattet*
    10.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verhinderung des Eindringens des Trägergases der elektrischen Ladungen zwischen die Sammelelektrode (4) und die Vorspannungeelektrode (5) durch eine Schrägflächenanordnung (r) gebildet werden, welche auf der von dem Trägergasstrom beaufschlagten Seite der Elektroden angeordnet ist, den Raum zwischen der Sammelelektrode und der Vorspannungselektrode in der Querrichtung verschliesst und den Strom zu dem Baum zwischen der Sammelelektrode (4) und der Ablenkelektrode (3) ableitet.
    11·) Fanganordnung zum Auffangen von elektrischen Ladungen eines gegebenen Zeichens, insbesondere in einem Gasstrom, mit einer Ablenkelektrode, welche auf ein Potential gebracht wird, dessen Zeichen dem der aufzufangenden elektrischen Ladungen entgegengesetzt ist, und einer Sammelekektrode zum Auffangen der elektrischen Ladungen, welche mit dem Korper über einen Widerstand verbunden ist, welcher das AbfHessen der Ladungen ermöglicht, gekennzeichnet durch eine dritte, Vorspannungeelektrode genannte Elektrode (5), welche so angeordnet ist, dass die Sammelelektrode (4) zwischen der Ablenkelektrode (3) und dieser Vorspannungselektrode (5) liegt, wobei Mittel vorgesehen sind, welche das Eindringen des Tragergases der elektrischen Ladungen zwischen die Sammelelektrode (4) und die Vorspannungselektrode (5) verhindern, welch letztere auf ein elektrisches Potential gebracht wird, dessen Zeichen dem der Ablenkelektrode entgegengesetzt ist, und welches eine solche Grösse hat, dass bei Fehlen von elektrischen Ladungen zwischen der Ablenkelektrode und der Sammelelektrode das Potential der Sammelelektrode gegenüber dem Körper Null ist.
    12.) Verfahren zur Messung von Mengen von
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    elektrischen ladungen mittels einer Messvorrichtung mit wenigstens einer Fanganordnung mit einer Ablenkelektrode, einer Sammelelektrode und einer Vorspannungselektrode, welche so angeordet ist, dass die Sammelelektrode zwischen der Ablenkelektrode und dieser Vorspannungselektrode liegt, wobei die Fanganordnung ausserdem Mittel aufweist, welche das Eindringen des Trägergases der elektrischen Ladungen zwischen die Sammelelektrode und die Vorspannungselektrode verhindern, wobei die Ablenkelektrode auf ein elektrisches Potential gebracht wird, welches das gleiche Zeichen wie die aufssufangenden Ladungen hat, wobei die Sammelelektrode mit dem Korper über einen Widerstand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungselektrode (5) auf ein elektrisches Potential gebracht wird, dessen Zeichen dem der Ablenkelektrode (3) entgegengesetzt ist, und welches eine solche Grosse hat, dass bei Fehlen von elektrischen Ladungen zwischen der Ablenkelektrode und der Sammelelektrode das Potential der Sammelelektrode gegenüber dem Korper Null ist.
    309830/0842
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