Pierwszenstwo Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 20.12.1975 75621 KI. 21e,19/08 MKP GOlr 19/08 CZY i LuislA Urzedu Patentowego Twórca wynalazku: Stanislaw Bancer Uprawniony z patentu tymczasowego: Polska Akademia Nauk Instytut Chemii Fizycznej, Warszawa (Polska) Femtoamperomierz pradu stalego z kompensacja tla Przedmiotem wynalazku jest femtoamperomierz pradu stalego z kompensacja tla, umozliwiajacy pomiar bardzo malych przyrostów pradu oraz po¬ miar, w warunkach laboratoryjnych, bardzo du¬ zych rezystancji.Znany jest uklad femtoamperomierza, zawiera¬ jacy kilkustopniowy wzmacniacz z wtórnikiem ka¬ todowym na wyjsciu, do którego jest podlaczony miernik napiecia. Do wejscia wzmacniacza, beda¬ cego jednoczesnie wejsciem sygnalu pomiarowego, jest podlaczony uklad odniesienia oraz uklad kompensacji tla. W obu tych ukladach dla zmiany zakresów, sa zastosowane przelaczniki obrotowe.Uzycie przelaczników obrotowych ogranicza po¬ waznie mozliwosci pomiarowe przyrzadów w od¬ niesieniu do minimalnych wartosci pradów, jak równiez maksymalnych wartosci rezystancji, z uwa¬ gi na powstajacy ladunek statyczny na stykach przelacznika, dajacy blad pomiaru.Gelem wynalazku jest skonstruowanie femto¬ amperomierza, który nie mialby wymienionej wady, a jednoczesnie zapewnial bardzo duze rezystancje uplywu przelaczników.Cel ten zostal zgodnie z wynalazkiem osiagniety przez zastosowanie w przelaczniku zakresów i prze¬ laczniku kompensacji tla zestyków magnetycznych pokrytych warstwa polisiloksonowa, zwiekszajaca o kilka rzedów rezystancje uplyiwu powierzchnio¬ wego.Femtoamperomierz wedlug wynalazku umozliwia pomiar bardzo malych pradów, rzedu 10—14 A, przy dekadowej zmianie zakresów pomiarowych, a po przeprowadzeniu kompensacji tla, pomiar przyrostów lub ubytków pradu o wartosci do 5 trzech rzedów mniejszej od pradu kompensowa¬ nego.Przedmiot wynalazku jest wyjasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawiajacym uklad blo¬ kowy femtoamperomierza.Femtoamperomierz sklada sie z symetrycznego wzmacniacza 1, którego wyjscia sa polaczone z wejsciami wtórników emiterowych 2 i 3. Pomie¬ dzy wyjscia wtórników emiterowych 2 i 3 jest wlaczony obwód pomiarowy zawierajacy polaczone w szereg pomiarowy wskaznik 4 i rezystorowy mnoznik pomiarów 5 zawierajacy rezystory 6 do 9 wlaczone poprzez zestyki przelacznika 10, przy czym jeden zestyk jest wlaczony bezposrednio miedzy wyjscie pierwszego wtórnika emiterowe¬ go 2 i pomiarowy wskaznik 4. Wyjscie tego (wtór¬ nika jest ponadto polaczone, poprzez dekadowy rezystor odniesienia 11 przelacznika 12 zakresów pomiaru, z wejsciem femtoamperomierza. Wyjscie drugiego wtórnika 3 jest uziemione.Do wejscia femtoamperomierza jest podlaczony uklad 13 kompensacji tla zawierajacy dekadowy rezystor 14 oraz zródlo zasilania 15 z regulacyj¬ nym rezystorem 16.W obwody ukladów odniesienia i kompensacji 10 15 20 75 62175 621 tla sa wlaczone zestyki magnetyczne 17 i 18 po¬ kryte warstwa polisiloksonowa.Na skutek 100% ujemnego sprzezenia zwrotnego we wzmacniaczu 1, przy dokonywaniu pomiarów, napiecie miedzy wyjsciami wtórników emiterowych Up jest bliskie napiecia na rezystorze odniesie¬ nia 11 i wynosi U =U ^~ p od U. od gdzie Uod oznacza napiecie na rezystorze odniesie¬ nia, zas k — wzmocnienie ukladu.Przy odpowiednio duzym wzmocnieniu mozna w przyblizeniu przyjac, ze napiecie Up jest równe napieciu na rezystorze odniesienia Uod i zacho¬ dzace zmiany wzmocnienia nie wplywaja na do¬ kladnosc pomiarów.Na skutek ujemnego sprzezenia zwrotnego punkt potencjalu zerowego na rezystorze odniesienia 11 jest przesuniety jw strone wejscia ukladu, przy czym w zaleznosci od stopnia wzmocnienia ukladu powoduje to zmniejszenie rezystancji wejscio¬ wej Rwe femtoamperomierza nastepujaco: Rwe~ ^od k Rezystancja ta jest praktycznie bardzo mala, co powoduje ze stala czasowa obwodu wejsciowego jest równiez bardzo mala.Po wlaczeniu wlasciwego zakresu kompensacji, do obwodu wejsciowego jest doprowadzone regulo¬ wane napiecie kompensujace, przez rezystor 14 o rezystancji o dwa rzedy wiekszej od aktualnie wlaczonego rezystora odniesienia 11.Po skompensowaniu pradu tla, czyli sprowadze¬ niu wskazania miernika do zera, przechodzi sie na wyzszy zakres pomiarowy celem poprawienia dokladnosci kompensacji. Na tym zakresie pelne wychylenie wskazówki odpowiada 10°/o wychylenia na zakresie pomiaru podstawowego, na którym byla przeprowadzona kompensacja tla.Przechodzac na wyzsze zakresy pomiarowe mozna zwiekszyc czulosc pomiarów do trzech rzedów, a 15 wiec do 0,1% podstawowego zakresu pomiarowego. PL PL