Способ измерения распределенияудельного сопротивления b оптическихпрозрачных средах

Способ измерения распределенияудельного сопротивления b оптическихпрозрачных средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е () 819637

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социапистииескии

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.02.79 (21) 2729434/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К, G 01 N 21/00

G 01 R 29/14

Гоаударотееииый комитет

СССР (53) УДК 53.082..5 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень №13

Дата опубликования описания 17.04.81 ао делан изооретеиий и открытий (72} Авторы изобретения

Н. А. Морозов и А. И. Руковишников (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ОПТИЧЕСКИХ

ПРОЗРАЧНЫХ СРЕДАХ

Изобретение относится к области измерений электрических параметров различных материалов и может быть использовано в оптоэлектронике для измерения распределения удельного сопротивления в оптических материалах.

Известны способы измерения распределения удельного сопротивления материала с помощью электрических зондов (1).

Способ состоит в измерении с помощью передвижного электрического зонда распределения потенциала на поверхности образца, к которому приложено постоянное напряжение с помощью двух неподвижных электрических зондов. При этом нелинейность распределения потенциала между неподвижными зондами характеризует неоднородность распределения удельного сопротивления.

Наиболее близким к данному изобретению является четырехзондовый способ измерения распределения удельного сопротив- ления на поверхности пленки, осуществляемый посредством приложения постоянного напряжения к среде (2).

Недостатком известных способов является невозможность измерения распределения удельного сопротивления в высокоомных материалах, большая затрата времени на измерение, недостаточная точность и невозможность измерения объемного распределения удельного сопротивления. Постоянная времени однократного измерения прн

5 исследовании высокоомных материалов зондовым методом определяется временем зарядки входной емкости электрометра С и равна T = ACS/ cl, где P — удельное сопротивление материала, d — диаметр контактной площадки электрического зонда, конс1о танта А = 1. Для материалов с удельным сопротивлением )з > 109 ом м постоянная времени составляет Г>10 сек при d-10 мкм и С-10 ф.

Таким образом, при исследовании высо15 коомных материалов время измерения распределения удельного сопротивления, т.с. время полного рабочего цикла, равное Nt. где N необходимое число точек кривой распределения, становится слишком большим.

Кроме того, использование зондового метода не исключает погрешности измерения, связанные с состоянием поверхности исследуемого материала, наличием поверхностного нарушенного слоя с особым, отличным от

819637

А>< ЫЪ

У В 110 Гы Е Е

25 зо

Е1л- чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ, где источник света 1, коллиматор 2, скрешенные поляроиды 3 и 4, компенсатор 5, образец 6, объектив 7, экран 8, фотоприемник 9, источник переменного напряжения 10, аттенюатор 11, конденсатор 12, источник постоянного напряжения 13.

Пример осуществления способа

К двум электродам на противоположных гранях исследуемого образца, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, при- 40 кладывают постоянное электрическое напряжение. По истечении максвеловского времени по схеме, приведенной на чертеже, в различных точках образца в плоскости ху измеряют Ь п,„с помощью устройства, показан- 45 ного выше. Затем одновременно с постоянным напряжением подают переменное напряжение Uu от источника 10 через конденсатор 12, которое вызывает фазовую модуляцию световых волн. Фазовая модуляция с помощью поляроидов преобразуется 50 в амплитудную, которая регистрируется фотоприемником 9. Величину Ь п,„измеряют путем компенсации фазовой модуляции с помощью компенсатора 4, В качестве компенсатора используют, например, калиброванный электрооптический модулятор, на который через аттенюатор 11 подают калиброванное напряжение, индуцирующее фазовую модуляцию противоположного знака. остального объема, характером проводимости, а также с перераспределением зарядов и полей в объеме материала по мере передвижения зонда.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что к среде прикладывают одновременно с постоянным напряжением переменное, измеряют распределение изменения показателя преломления на частоте переменного напряжения, после чего отключают постоянное напряжение и измеряют время релаксации показателя преломления на частоте переменного напряжения и определяют уделное сопротивление по формуле где U, ք— постоянное и переменное напряжения, соответственно;

Ьп — изменение показателя преломния на частоте переменного напряжения;

d — расстояние между электродами образца; Т вЂ” в р ем я рел акса ци и;

Е и с. Π— диэлектрическая проницаемость среды и вакуума;

 — константа.

1О

15 и

Далее нормируют найденное объемное распределение Ь п,„для чего отключают постоянное напряжение, измеряют время релаксации „„величины изменения показателя преломления на частоте переменного напряжения и вычисляют величину удельного сопротивления по формуле, указанной выше.

Разрешающая способность способа определяется длиной волны света и может достигать 1 мкм. Погрешность измерения распределения удельного сопротивления определяется погрешностью изменения относительной величины измерения показателя преломления на частоте переменного напряжения и не превышает 10/o.

Способ измерения применим ко всем материалам, у которых величина электрического эффекта не пропорциональна электрическому полю, а также к низкоомным материалам, имеющим линейный электрооптический эффект.

Использование способа измерения удельного сопротивления обеспечивает по сравнению с существующими такие преимущества, как возможность измерения объемного распределения удельного сопротивления в высокоомных оптических материалах, существенное упрощение узлов, используемых для измерений устройств, вследствие отсутствия как подвижных электрических зондов, так и средств экранирования (защиты от помех), необходимых при использовании электрометрического способа измерения.

Формула изобретения

Способ измерения распределения удельного сопротивления в оптических прозрачных средах, осуществляемый посредством приложения постоянного напряжения к среде, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения к среде прикладывают одновременно с постоянным напряжением переменное, измеряют распределение изменения показателя преломления. на частоте переменного напряжения, после чего отключают постоянное напряжение и измеряют время релаксации показателя преломления на частоте переменного напряжения, определяют удельное сопротивление по формуле

4Vl 4, м где Ug и Ц„> — постоянное и переменное напряжение, соответственно;

Ь и,„— изменение показателя преломления на частоте переменного напряжения;

4 — расстояние между электродами образца;

"м — время релаксации;

819637

Составитель М. Дедловский

Редактор Т. Глазова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 1290/20 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 иЕо †диэлектрическая проницаемость среды и вакуума;

 — константа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 230967, кл. G 01 R 31/00, опубл. 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 3676775, кл. 324 †, опубл. 1972 (прототип).