Kiedyś przeprowadzałem okresową konserwację układu detektora cząstek o niskim poziomie mocy. Jego obwód zawierał milion rezystorów megohm . Był w zapieczętowanej litej cegle wykonanej może z bakelitu , około 4 x 2 x x 0,5. To znaczy, czy nie ma teraz mniejszego oporu między tobą a mną? Jak to się przydało?

/ edytuj dodaj 2016.12.13

Wygląda na to, że przypadkowo gram w głupią grę, nie mówiąc, do czego służy ten sprzęt. Ponieważ wszystkie instrukcje techniczne zostały oznaczone jako niejawne, nie czułem się komfortowo, mówiąc o tym, jaki był sprzęt. Te instrukcje mają już ponad 55 lat. Dodatkowo każdy mógł link z mojego profilu, przejść do mojej witryny i zobaczyć moje CV. To pokazuje, że byłem operatorem reaktora na atomowej łodzi podwodnej. Informacje, przynajmniej ogólnie, są bardzo mało prawdopodobne, aby je nadal klasyfikować, a moja kariera nigdy nie była. Więc postanowiłem to powiedzieć.

Mówię o systemie detekcji neutronów o niskim poziomie mocy na moim okręcie podwodnym. Był aktywny, gdy reaktor był wyłączony. Wyłączyliśmy to podczas uruchamiania i włączyliśmy po zakończeniu wyłączenia. Mieliśmy również oddzielne systemy wykrywania średniego zasięgu (używane podczas rozruchów i wyłączeń) oraz system wykrywania wysokiej mocy wykorzystywany podczas pracy.

Przepraszam, jeśli ten brak informacji był frustrujący dla ludzi. Frustrowało mnie to, czując, jakbym mówił o rzeczach, które powinienem tylko powiedzieć.

Typem detektora był detektor neutronów o zasięgu źródłowym. Najczęściej stosowanymi do tego celu detektorami jest licznik proporcjonalny BF3 lub licznik proporcjonalny B-10. Są one stosowane w większości reaktorów wodnych pod ciśnieniem do wykrywania strumienia neutronów. Nie ma tu nic sklasyfikowanego. Jest to standardowe oprzyrządowanie do wykrywania neutronów. Detektory są umieszczone na zewnątrz rdzenia i mierzą neutrony termiczne wyciekające z rdzenia. Daje to bardzo szybkie (setki czasu odpowiedzi mikrosekund) przybliżenie poziomu mocy rdzenia. Przez poziom mocy mam na myśli poziom energii jądrowej. Podczas rozszczepienia uranu powstają średnio dwa neutrony. Mierząc liczbę neutronów, możesz ustalić, czy reakcje jądrowe zwiększają się, czy zmniejszają, i wywnioskować szybkość rozszczepienia.

Detektory zasięgu źródła są używane, gdy reaktor jest wyłączony lub podczas rozruchu. Ze względu na naturę konstrukcji detektora należy go wyłączyć przy wysokich poziomach mocy, w przeciwnym razie zostanie zniszczony. Przy wyższych poziomach mocy jest zbyt wiele neutronów, aby zliczyć poszczególne impulsy i stosowane są inne metody.

Celem rezystora o dużej wartości jest wykrywanie prądu i wytwarzanie napięcia. Powodem, dla którego był zamknięty w bakelicie, był fakt, że występował na nim potencjał wysokiego napięcia. Komora BF3 lub B10 wymagała napięcia polaryzacji 1500-3000 Vdc do działania w obszarze proporcjonalnym. Zazwyczaj napięcie polaryzacji wynosi 2500 V DC. Impulsy neutronowe z tego typu detektora są rzędu około 0,1 pikokolumb (pC). Prąd to kulomb na sekundę. Impuls 0,1 pC na rezystorze 1 T ohm wytworzy napięcie 100 mV. Napięcie to można następnie wzmocnić i policzyć. Ponieważ impulsy wywołane przez neutrony są większe niż impulsy spowodowane promieniowaniem gamma w tle, impulsy neutronowe różnią się od gamma tła na podstawie wysokości impulsu.

Pomiar 1 Tohm jest bardzo trudny, ale zwykle wykonuje się to w tych detektorach. Każdy prąd upływowy może maskować sygnały neutronowe i powodować błędy w pomiarze. Aby zmierzyć milion, om, zasilacz wysokiego napięcia wytwarza napięcie polaryzacji w detektorze. Pływający amperomierz jest połączony szeregowo z napięciem polaryzacji i wykonywany jest pomiar prądu po stronie wysokiej. Stabilizacja prądu trwa kilka godzin. Chodzenie lub nawet rezygnacja z ręki nad sprzętem wpływa na pomiar. Ponieważ rezystancja 1 miliona, miliona omów może zostać osiągnięta za pomocą komory i okablowania o średnicy kilku cali, szacuję, że rezystancja między nami jest znacznie większa.

Kiedyś przeprowadzałem okresową konserwację układu detektora cząstek o niskim poziomie mocy

Więc, ładunek na tych cząstek może mieć ładunek elektronu (1.60217662 x 10 ^-19 kulombów) i jeśli nie byli 1000 elektrony zbierano co drugi prąd będzie 1.60217662 x 10 ^-16 amperów.

To wciąż jest bardzo małe, więc jeśli masz specjalistyczny wzmacniacz transimpedancyjny z rezystorem zwrotnym 10$^{12}$omów, generowałby poziom sygnału napięcia 1,60217662 × ^10–4 woltów lub około 0,16 mV. Jest to wykrywalne jako sygnał.

Poniższa tabela zawiera wyobrażenie o wartości rezystora potrzebnej do wytworzenia 1 wolta dla danego prądu:

Uwaga: 1 pA to około 62 milionów elektronów na sekundę.

Myślę tu o bardzo czułej spektrometrii mas gazowej i obwodzie kolektora wiązki jonów, ale może twoja maszyna miała coś innego do zliczania fotonów?

To 1T$\Omega$rezystor, który znajduje się w pobliżu górnego końca tego, co zwykle jest przydatne nawet w dziwnych zakątkach elektroniki. Możesz kupić dwa oporniki 500G z półki od Digikey i połączyć je szeregowo. Inni producenci oferują 1T$\Omega$rezystory, może nawet wyższe. Ohmcraft kiedyś oferował absurdalnie drukowane rezystory o wysokiej wartości, ale wydaje się, że skalowały się z powrotem do bardziej sensownych wartości.

Naprawdę niski wzmacniacz operacyjny Ib może mieć gwarantowany prąd polaryzacji wejściowej <25fA, więc 1T$\Omega$ rezystor do ziemi spadnie poniżej 25 mV, co nie jest takie złe.

Oczywiście wszystko musi być „po prostu”, aby uzyskać ten poziom wycieku, nie chodzi tylko o spakowanie wszystkiego na taniej płytce drukowanej. (Zdjęcie z Keysight).

Pamiętaj, że nawet przy 1fA (1mV na 1T) wciąż jest całkiem sporo elektronów na sekundę - ponad 6000 małych chłopców. Będzie też dużo szumu Johnsona-Nyquista w rezystorze o tak wysokiej wartości, kilka mV w temperaturze pokojowej w paśmie 1 kHz. Keysight przyrząd pokazany powyżej, osiągając jest resolve 0.01fA lub 60 elektronów na sekundę (polaryzacja prądu specyfikacji nie jest spektakularny chociaż).

Inne odpowiedzi wyjaśniły użycie rezystora w obwodzie, ale ta część wciąż pozostaje bez odpowiedzi:

Mam na myśli, czy nie ma teraz mniejszego oporu między tobą a mną?

Załóżmy, że stoimy od siebie w odległości 1 metra (zamiast w połowie globu). Istnieją dwie ścieżki prądu między nami:

1. W powietrzu . Rezystancja powietrza dla objętości 2x0,5x1 metrów wynosi około 10 ¹⁶ omów.
2. Przez powierzchnię podłogi, którą możemy założyć, jest względnie podobna do powierzchni PCB . W tym przypadku robi się różnica: w zależności od czystości powierzchni jej rezystancja w odległości 1 metra może wynosić od 10 ⁹ omów do 10 ¹⁷ omów.

Tak więc rezystancja izolacji powyżej 10 ¹² omów jest z pewnością możliwa do osiągnięcia, ale nie jest podana. Podczas obchodzenia tego urządzenia należy prawdopodobnie unikać pozostawiania odcisków palców na izolatorach.

Odpowiedzią może być uzyskanie długiej stałej upływu.

Z pewnością zainteresowanie tym pytaniem i wieloma interesującymi odpowiedziami było duże, ale wydaje się, że żadne nie wyjaśnia, dlaczego tak wysoki opór jest potrzebny.

Myślimy o prądzie stałym jako stałym przepływie ładunków na sekundę [C / s], a zatem nie ma widma częstotliwości.

Ale co, jeśli mierzony prąd, to tylko małe transfery ładunku, które występują, przenoszone z detektora o bardzo niskiej pojemności w odstępach sekund, minut lub godzin.

Nawet krok w statycznym polu E bez przepływu prądu lub wyładowań losowych w przestrzeni galaktycznej, które mogą mieć bardzo długie odstępy. Pole E tła musi być wyzerowane, podczas gdy akumulacja ładunku może wystąpić w długim okresie dla zdarzeń.

Lub rozważ projekt monitorowania wysokich napięć statycznych pól E, które są teraz mikroskopijnymi napięciami w złączach waflowych o wielkości nano w linii produkcyjnej lub linii do produkcji płytek w celu monitorowania w czasie rzeczywistym zapobiegania ESD w czystym pomieszczeniu z silikonowymi ścieżkami zdolnymi do rozładowania przy 100 uV na nanometr. Każda zmiana pola E powoli unosząca się z cząsteczek kurzu poruszających się po podłodze w wyniku ruchu operatorów noszących skarpetki z lepkimi podeszwami do pomieszczeń czystych nad skarpetami może być szkodliwa, nawet jeśli noszą paski leczące / palcowe na rozpraszających się podłogach.

Jeśli masz zero cząstek pyłu, w tym środowisku nie może gromadzić się ładunek i odwrotnie.

Weź pod uwagę, że wyzwania związane z produkcją płytek i niewielkimi wyładowaniami pola elektrycznego mogą uszkodzić opłatek z powodu zanieczyszczenia jonowego i wyładowania elektrostatycznego.

podobnie jak w przypadku innych motto Test Engineers to ...

Jeśli nie można tego zmierzyć, nie można tego kontrolować.

Być może już rozumiesz, że wymagana jest bardzo niska częstotliwość lub wymagana jest bardzo długa stała stała z kontrolowaną szybkością rozładowania o bardzo dużej rezystancji.

Nie każde pole elektryczne, foton, elektron lub czujnik pozytonowy ma wartość 1pF i może być większe lub mniejsze, ponieważ istnieje wiele różnych zastosowań do wykrywania napięcia ładunku statycznego lub wykrywania pola E przy bardzo niskich zmianach częstotliwości. Możemy jedynie spekulować, do czego służy ten detektor.

Sugeruję więc, że ten opór jest potrzebny do odcięcia rozproszonych pól statycznych, które są naprawdę statyczne i nie zmieniają się w czasie, aby w dłuższym przedziale czasu niż T = RC, w łagodnym środowisku, mogło ono zanikać do zera podczas pojawiających się zdarzeń szybciej niż ta długa stała czasowa może być gromadzona jako napięcie ładowania w bardzo małym detektorze sub-pF.

Wiemy, że sprzężenie napięciowe pól E z szeregu do pojemności bocznikowej czujnika jest przekształcane podobnie jak rezystancyjny dzielnik napięcia, z wyjątkiem pojemnościowego dzielnika napięcia. więc im mniejsza pojemność detektora, tym lepiej dla niskiego tłumienia.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

„PRZESZUKAJCIE MNIE, CZUJĘ NIEBO

Keithley B2987A jest niezwykły, ponieważ może mierzyć rezystancje do 10 PΩ $(10^{16} \ Ω)$

Oto prawdopodobny obwód TIA, ale wzmacniacz nie byłby konwencjonalnym wewnętrznie skompensowanym OpAmp z produktem o mocy tylko 1 ~ 10 MHz GBW. Aby uzyskać wysokie wzmocnienie dla impulsu <~ 50 MHz