Изобретение относитс к измерительной технике, конкретнее, к изме рени м электрического потенциала или св занного с ним зар да, и може быть использовано дл исследовани зар женных поверхностей электрографических и видиконовых слоев. Известно устройство, реализующее способ измерени локальной плотности поверхностного зар да и содержащее последовательно соединенные зон с вибрирующим измерительным электро дом, модул тор, блок индикации индуцированного зар да и блок обратной св зи, а также генератор высокой частоты, возбуждающий в области измерени электромагнитное поле высокой частоты ClJОднако это устройство имеет недостаточную точность измерени распределени потенциала на поверхност х с произвольной топографией, так как не всегда возможно возбуждать высокочастотное электромагнитное поле на зар женной поверхности, не искажа реального распределени потенциала. Кроме того, высокочастотное электромагнитное поле может измен ть электрические свойства исследуемой поверхности, например за счет воздействи на энергетические уровни полупроводника (при исследов нии поверхности полупроводникового сло ). Наиболее близким по техническому решению вл етс измеритель распределени поверхностного электрическо го потенциала, содержащий последова тельно соединенные зонд с вибрирующим измерительным электродом, ус литель переменного напр жени с высоким входньзм сопротивлением, фазовращатель , синхронный детектор, уси литель посто нного напр жени и регистратор, а также генератор, воз буждающий колебани измерительного электрода и управл ющий работой син ронного детектора, в котором выход усилител посто нного напр жени по ключен к электропровод щей подложке , на которой находитс исследуемый объект 21. Однако известное устройство также не обеспечивает высокой точности измерени распределени электрического потенциала на поверхност х с произвольной топографией , так как из-за изменени рассто ни от вибрирующего измерительного электрода зонда до,исследуемой поверхности измен етс% его разрешающа способность. Целью изобретени вл етс увеличение точности измерени распределени электрического потенциала на поверхност х с произвольной топографией. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени распределени электрического потенциала , содержащее последовательно соединенные зонд с вибрирующим измеритель ньви электродом,- усилитель переменного напр жени , фазовращатель, синхронный детектор, усилитель посто нного напр жени и регистратор, генератор, подключенный к управл ющему входу синхронного детектора и к зонду с вибрирующим электродом, при этом выход усилител посто нного напр жени подключен к электропровод щей подложке, на которой находитс исследуемый объект, дополнительно введены блок изменени фазы, детектор фазовой разности напр жений и блок перемещени зонда, причем выход синхронного детектора подключен к управл ющему входу блока изменени фазы, выход фазовращател подключен к сигнальному входу блока изменеНИЯ фазы, выход которого и выход гемератора подключены ко входам детектора фазовой разности напр жений, который выходом подключен к блоку перемещени зонда, св занному с зондом. На чертеже дана блок-схема устройства дл измерени распределени электрического потенциала. Устройство содержит зовд 1 с вибрирующим измерительным электродом, усилитель 2 переменного напр жени с высоким входньв4 сопротивлением, фазовращатель 3, синхронный детектор 4, усилитель 5 посто нного напр жени и регистратор 6, соединенные последовательно , генератор 7, возбуждающий колебани измерительного электрода зонда и управл ющий синхронном детектором 4, блок 8 измерени фазы, входом подсоединенный к выходу фазовращател 3 и управл емый выходном сигналом синхронного детектора 4, детектор 9 фазовой разности напр жений , подключенный входс1ми к генератору 7 и к выходу блока 8 изменени фазы, и блок 10 перемещени зонда , подключенный к выходу детектора 9 фазовой разности напр жени . Кроме того, выход усилител 5 постог ннрго напр жени соединен сэлектропровод щей подложкой 11, на которой находитс исследуемый объект. Устройство работает следующим образе. Фаза сигнала на входе усилител 2 переменного напр жени зависит от статической емкости ме щу вибрирующим измерительньм электроде и поверхностью исследуемого объекта, причем указанна зависимость «про вл етс прк соблюдении неравенства 0,IfWRCsiO, где углова частота колебаний вибрирующего измерительного электрода; С - статическа емкость; R - нагрузочное сопротивлени Эта зависимость используетс дл ав томатического поддержани величины статической емкости, или (что тождественно ) рассто ни В от вибрирую щего измерительного электрода до ис следуемой поверхности объекта. Переменное напр жение на выходе усилител 2 переменного напр жени имеет амплитуду, пропорциональную п тенциалу зар женной исследуемой поверхности , и фазу, завис щую от рас сто ни Е . Это напр жение поступает на фазовращатель 3, который пово рачивает фазу сигнала так, чтобы ко пенсировать фазовый сдвиг, обусловленный входной цепью, состо щей из статической емкости и нагрузочного сопротивлени (при заданном рассто нии §), а также фазовый сдвиг усилител перемнного напр жени . С выхода фазовращател 3 сигнал, синфазный или строго противофазный (в зайисимости от знака потенциала поверхности исследуемого объекта) с напр жением генератора 7, синхрон ный детектором 4 превращаетс в посто нное напр жение, которое усиливаетс усилителем 5 посто нного напр жени и регистрируетс регистратором 6. Сигнал с фазовращател 3 поступа ет также на блок 8 изменени фазы, который пропускает сигнал на один из входов детектора 9 фазовой разности напр жений без изменени его фазы, если на выходе синхронного де тектора 4 напр жение положительной пол рности, или с поворотом фазы на 180°, если напр жение на выходе синхронного детектора 4 отрицательное . Блок 8 изменени фазы предназначен дл компенсации сдвига фазы сигнала на 180° при изменении знака измер емого потенциала. Этот блок может отсутствовать при измерении только положительного или только от рицательного потенциала. На другой вход Детектора 9 фазовой разности напр жений поступает сигнал с генератора 7. При совпадении фаз сигналов на обоих входах детектора 9 фазовой разности напр жений его выходное напр жение равно нулю. При наличии фазовой разности между входнЕйми сигналами на его выходе по вл етс напр жение, пропорциональное фазовому сдвигу, причем знак напр жени , зависит от того, опережает или отстает цо фазе сигнал на выходе блока 8 изменени фазы от сигнала генератора 7. Выходное напр жение дете(тора 9 фазовой разности напр жений управл ет работой блока 10 перемещени зонда, котор ай приближает или удал ет зонд 1 с вибрирующим электродом от зар женной поверхности. При увеличении рассто ни между вибрирующим измерительным электродом и поверхностью исследуемого объекта, по сравнению с заданным, переменное напр жение на входе усилител 2 переменного напр жени имеет больший фазовый поворот, а сигнал на выходе фазовращател 3 не вл етс строго синфазный или про- , тивофазн1Ф1 по сравнению с сигналом генератора 7. Это уменьшает коэффициент передачи синхронного детектора 4, но за счет цепи отрицательной обратной св зи (вьпсод усилител 5 посто нного напр жени - электропровод ща подложка 11,. на которой находитс исследуемый объект.) напр жение на входе регистратора 6, а также точность измерени потенциала практически не измен етс . Точность же измерени распределени потенциала сильно уменьшаетс , так как площадь поверхности, потенциал которой действует на вибрирующий измерительный электрод, зависит почти кващратично от рассто ни S (при диа1метре электрода, значительно меньшем, чем рассто ние в ). На выходе детектора 9 фазовой разности напр жений по витс напр жение , пропорциональное дополнительному сдвигу фазы сигнала, которое поступит на вход блока 10 перемещени зонда. Блок 10 перемещени зонда будет приближать зонд 1 с вибрирующим измерительным электродом к зар женной поверхности до тех пор, пока напр жение на его входе не будет равно нулю, т.е. пока фазовый сдвиг между сигналами генератора 7 и блока изменени фазы 8 не станет равным нулю или, иначе говор , rioKa не установитс прежнее рассто ние 6 от вибрирующего, электрода зонда до поверхности исследуемого объекта. Аналогично устройство работает и при уменьшении рассто ни отви, брирующего измеритель.ного электрог да зонда 1 до зар женной поверхности исследуемого объекта. По сравнению с известным предлагаемое устройство позвол ет повы-г сить точность измерени распределени электрического потенциала на . поверхност х с произвольной .iono. графией за счет автоматического поддержани посто нным рассто ни между зондом с вибрирующим измерительным электродом и поверхностью исследуемого объекта, не третбу при этом возбуждени электромагнитного высокочастотного пол в области измерени исследуемой поверхности.
51022078
Устройство облйдает также высо- мальном режиме, что дополнительно кой фазовой стабильностью, так как повышает точность измерени распресинхронный детектор работает в опти- делени потенциала.