NT-MDT

[НТ-МДТ: Устройства и Материалы для НаноТехнологии]

Измеритель поверхностного электрического потенциала

Технические характеристики:

Диапазон измерения поверхностного потенциала	╠ 4800 мВ
Чувствительность измерения поверхностного потенциала	╠ 10 мВ
Диаметр электрода	10-15 мм

Измеритель поверхностного потенциала (SPM) состоит из датчика поверхностного потенциала с электродом сравнения, которые располагаются на раме ЛБ-ванны и платы измерителя поверхностного электрического потенциала, находящейся в блоке U2. Блок-схема измерителя поверхностного электрического потенциала приведена на рис.1.

Измеритель поверхностного потенциала работает следующим образом. Водная фаза с помощью электрода сравнения соединяется гальванически с "землей" установки. Электромагнитная катушка приводит в колебательное движение вибрационный электрод диаметром 10 -15 мм. Катушка с сопротивлением постоянному току 160 Ом питается от генератора частотой порядка 150 Гц. Собственные механические колебания вибрационного электрода около 300 Гц, т.е. равны удвоенной частоте питающего генератора. Якорь с электродом притягивается к электромагнитной катушке при любом направлении тока в ней, поэтому механическая система вибрационного электрода является удвоителем частоты. Такая система применяется для уменьшения помех со стороны питающего генератора.

Рис.1. Блок-схема измерителя поверхностного электрического потенциала

Если потенциал Вольта вибрационного электрода и водной фазы не равны, то при колебаниях вибрационного электрода во внешней цепи возникает переменный ток из-за перераспределения заряда при изменении емкости. Этот ток усиливается системой преобразователя ток - напряжение и резонансным усилителем на частоте 300 Гц и подается на фазовый детектор, опорным сигналом которого является удвоенная частота генератора. При этом знак вырабатываемого сигнала можно менять регулятором фазы. После фазового детектора сигнал поступает на интегратор с временной постоянной 1/3 сек. С выхода интегратора сигнал подается на конвертирующий вход ток - напряжение конвертора. Фаза опорного сигнала, питающего фазовый детектор, выбирается такой, чтобы в системе образовалась отрицательная обратная связь, т.е. чтобы потенциалы Вольта на обкладках вибрирующей емкости были равны.
Сигнал с выхода интегратора подается на АЦП с входным сопротивлением более 100 кОм. За величину скачка поверхностного потенциала на мономолекулярном слое принимается разность сигнала при наличии моно слоя и сигнала на чистой водной поверхности.