SU980021A1 - Устройство дл измерени напр женности электрического пол - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

1

Изобретение относитс  к технической .физике,в частности к измерению электрических величин.

Известны электрометрические преобразователи , основанные на использовании вакуумной камеры, в которую помещен датчик электрического пол , которые могут служить устройствами дл  измерени  напр женности электрического пол  i

Недостатками данных устройств - низ-,ц ка  чувствительность, изменение ее со временем и зависимость от температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  напр женности 5 электрического пол , основанное на измерении зар да, наводимого в , содержащее на входе электрометрическую лампу, включакдцую вакуумную камеру, в которую помещен источник зар женных 20 частиц и усилитель посто нного тока .

Недостаток известных устройств - их невысока  чувствительность на частотах О - 1О Гц (пор дка 10 В при входном сопротивлении пор дка , Ом и входной емкостн 20 пФ), что позвол ет с использованием зонда разумных размеров измер ть напр женности посто нного и низкочастотного электрического пол  велитной всего 10 - .

Цель изобретени  - повыщение чувствительности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  напр женности электрического пол , содержащее вакуумную камеру, в которую помещен источник зар женных частиц, снабжено расэмещенными в вакуумной камере электродами дл  удержани  зар женных частиц в рабочем объеме камеры, и кольцевым регистром, в центре которого расположен источник зар женных частиц, при этом вакуумна  камера установлена между полюсами посто нного магнутта магнитное поле которого направлено по оси камеры и перпендикул рно электродам дл  удержани  зар женных частиц 3& На фиг. 1 представлена принципиальна  схема устройства, вид сбоку; на фиг. 2 - схема кольцевого регистра; на фиг. 3 - направление дрейфа зар жен ных частиц при заданном направлении электрического и магнитного полей. Устройство содержит (фит: 1) цилинд рическую вакуумную камеру 1, выполнен ную из диэлектрика с высоким удельным сопротивлением (например, кварцевое стекло), магнит 2, расположенный так,, что его магнитное поле направлено по оси цилиндрической камеры, дисковые электроды 3,4 и 3,1 - 4,1, расположен ные в торцовык част х камеры (электр ды 4 и 4 - металлические пластины, а 3 и 3 - из металлической сетки, источник 5 зар женных частиц кольцевой jbeгистр 6-6 , состо щий из большого числа одинаковых независимых датчиков 7-1 - 7 -И , электронное ; устройство 8, обеспечивающее питание и работу всего устройства. Устройство работает следующим образом . Перед измерением величины напр жетшости электрического пол  все устройство помещаетс  в измер емое поле так, чтобы его направление было перпендик л рно направлению магнитного пол  устрой ства. После этого в течение 1 МКС источник 5 зар женных частиц впрыскивает зар ды в пространство ме.жду электродами 4 и 4:. .-Сразу после этого на электроды 3-4 и 3 - 4 подаетс  посто нна  разность потенюталов дл  того, чтобы заставить зар ды колебатьс  между пласти нами 4-4 . Вместо указанных электро можно использовать магнитные зеркала. Цель подобных устройств - в течение нескольких секунд удерживать зар ды в рабочем обьеме камеры.i В скрещенных электрическом и магнитном пол х частицы будут дрейфовать, как показано на фиг. 3. Скорость дрейla определ етс  по формуле (в единицах ., V- где С - скорость света; , . - напр женность электрического И - напр женность магнитного пол . Поскольку частицы впрыскиваютс  вдол оси цилиндрической камеры, то дрейф будет происходить по ее радиусу и через некоторое врем  частицы достигнут одного из элементов кольцевого регист14 pfaTopa 6. По тому, какой элемент регистратора сработал, можно судить о направлении измер емого пол , а по тому , сколько времени дрейфовали частицы, можно определить скорость дрейфа, а значит и напр женность пол  , потому что поле И известно. Дистанционные измерени  производ тс  с помошью зонда. Дл  этого устройство располагают между плоскопараллельными провод щими пластинами и подают на них зар д, наведенный в зоне измер емым полем. Подобна  конструкци  может служить вольтметром, потому что между напр жением и напр женностью пол  имеетс  известное отношение. В этом случае пластины выгоднее разместить внутри вакуумной камеры на минимальном рассто нии друг от друга, не больще 10 ларморовских радиусов, так как при том же напр жении увеличиваетс  поле f . 9 значит повышаетс  чувствительность устройства. Прецельна  чувствительность зависит главным образом от времени удержани  зар дов в рабочем объеме уЬтройства . Основные помехи, ограничивающие врем  удержани  зар дов - диффузи  и рассе ние на сетках 3 и 3. При давлерии внутри камеры f атм и при использовании в качестве зар женных частиц электронов с температурой 300 К и концентрацией 1/см врем  свободного пробега электронов пор дка 1О с, поэтому диффузи  буде: оказывать существенное вли 1 1е только при времени удержани  много большем 1О с. Если рассе ние на сетках 3 и 3 будет сказыватьс  сильнее, чем диффузи , то тогда можно применить магнитные зеркала или заменить сетки 3 и З-дисками с прорезью параллельной пластинам, создающим поле Е ( в случае их использовани ) . Величина магнитного пол  Н должна выбиратьс  таким образом, чтобы ларморовский радиус зар женных частиц был много меньше радиуса кольцевого регистратора , иначе будет ухудшатьс  точность измерени . Предлагаемым устройством можно измер ть также и переменные величины , HO, поскольку врем  измерени  должно быть меньше половины периода колебани , чувствительность падает в зависимости от частоты по закону l|{ и на частотах

Выше 10 Гц его применение становитс  нецелесообразным.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить чувствительность измерителей квазистационаркых электрических полей на 3-4 и более пор дков.

Предлагаемое устройство может быть использовано в медицине, экспериментальл ной биологии, в экспериментальной физике и широких област х измерительной техники дл  измерени  сигналов от маломошных источников.

Claims (2)

1.Разин Г. И. и др. Е есконтактное измерение электрических токов. Атомиздат, 1974, с. 127-139.

2.Полевые транзисторы. Физика, технологи , применение. М., Сов. радио 1971, с. 176-190, 289-291.

л

н

Мдр