Способ калибровки измерителя контактной разности потенциалов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЯ КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Шипица Николай Александрович Савич Вадим Викторович Беляков Андрей Викторович Андреев Михаил Анатольевич Сарока Дмитрий Игнатьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) 1. Способ калибровки измерителя контактной разности потенциалов путем регистрации контактной разности потенциалов между эталонным образцом измерителя контактной разности потенциалов и калибровочным образцом, отличающийся тем, что используют калибровочный образец, выполненный в виде слоев из не менее трех разных металлов со стабильным значением работы выхода электрона, строят зависимость между табличным значением работы выхода электрона для каждого металла и измеренной контактной разностью потенциалов, определяют тангенс угла наклона построенной прямой и корректируют параметры измерителя так, чтобы тангенс угла наклона равнялся единице. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что калибровочный образец выполняют из слоев металлов одинаковой толщины, соединенных в виде сандвича. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что калибровочный образец выполняют из различных металлов с постоянным профилем поверхности. 4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что калибровочный образец выполняют из металлов золото, алюминий, титан. 5. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что калибровочный образец выполняют из не менее трех металлов из следующего ряда алюминий, титан, тантал, хром, золото. 6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что поверхность калибровочного образца, на которой проводят измерения, шлифуют и полируют. Изобретение относится к технической физике, в частности к способам измерения контактной разности потенциалов методом Кельвина. При построении измерителя контактной разности потенциалов по методу Кельвина необходимо осуществить калибровку и последующую поверку измерителя. Это осложняется тем, что получить образец с точно известной работой выхода электрона невозможно. 12530 1 2009.10.30 Известен способ калибровки измерителя контактной разности потенциалов, основанный на измерении контактной разности потенциалов между эталонным образцом измерителя и калибровочным алюминиевым образцом с нанесенным покрытием из золота,причем покрытие наносилось прерывисто через равные промежутки, проводились измерения потенциала вдоль образца, определялась контактная разность потенциалов для алюминия и золота. Калибровка измерителя осуществлялась путем уточнения работы выхода электрона эталонного образца посредством расчета и усреднения полученных результатов измерения 1. В качестве прототипа выбран метод калибровки измерителя, основанный на регистрации контактной разности потенциала между эталонным образцом и поверхностью электролита со стабильным поверхностным потенциалом 2. Однако данный метод сложен в реализации, требует работы с токсичными электролитами, к тому же не может быть технически реализован для применения на сканирующем зонде Кельвина. Недостатком данного метода является низкая точность из-за калибровки только по двум металлам, что приводит к большой вероятности внесения случайной ошибки. Кроме того, калибровочный образец изготовлен путем нанесения покрытия из золота на алюминиевый образец с образованием ступеньки на нем, и при измерении необходимо учитывать отклонение толщины зазора между эталонным образцом и измеряемой поверхностью. Задача изобретения - повышение точности, надежности и достоверности способа калибровки измерителя контактной разности потенциалов. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе регистрируют контактную разность потенциалов между эталонным образцом измерителя контактной разности потенциалов и металлами, составляющими калибровочный образец, который представляет собой металлическое основание с нанесенным слоем из не менее трех разных металлов,строят зависимость между табличным значением работы выхода электрона для данного металла и измеренной контактной разности потенциалов, определяют тангенс угла наклона построенной прямой и корректируют параметры измерителя так, чтобы тангенс угла наклона кривой равнялся единице (фиг. 1). В качестве калибровочного образца предлагается использовать образцы металлов, соединенных в виде сандвича (фиг. 2), одна из сторон образца ошлифована и отполирована так, что позволяет при сканировании поддерживать одинаковое расстояние между исследуемой поверхностью калибровочного образца и эталонным образцом измерителя контактной разности потенциалов. Это повышает точность регистрации и не требует учитывать изменение расстояния между исследуемой поверхностью и эталонным образцом. В качестве металлов, имеющих стабильное физико-химическое состояние поверхности,предлагаются алюминий, титан и золото как металлы со стабильными в процессе эксплуатации поверхностными свойствами. На поверхности алюминия и титана формируется стабильная окисная пленка, которая не подвержена изменениям, а золото - металл, который наиболее слабо реагирует с окружающей средой. Кроме того, данный набор металлов имеет относительно широкий диапазон изменений работы выхода электрона и, следовательно, относительно широкий диапазон изменений потенциала поверхности (таблица) 3. Для повышения точности калибровки и уменьшения случайной ошибки предлагается изготовить образец из алюминия, титана, тантала, хрома, золота. Номер элемента 13 22 24 73 9 Наименование Алюминий Титан Хром Тантал Золото 2 Работа выхода электрона 4,25 3,95 4,58 4,12 4,52 12530 1 2009.10.30 Калибровочный образец может быть получен диффузионной сваркой сваркой взрывом, которая позволяет соединить разрозненные материалы в один образец. Последующая механическая обработка, шлифовка и полировка позволяет получить образец с заданной шероховатостью и поверхностными свойствами. Пример Для эксперимента использовали калибровочный образец, состоящий из алюминия, титана и золота в виде пластины с размерами 101050 мм. Поверхность, на которой будут проводиться измерения, шлифовалась и полировалась, затем подвергалась очистке и обезжириванию в бензине. Проводилось сканирование по середине образца и регистрировалось изменение потенциала по поверхности. Сканирование проводилось таким образом,чтобы измерение контактной разности потенциалов проводилось над каждым металлом калибровочного образца. Диаграмма представлена на фиг. 3. По диаграмме определялась контактная разность потенциалов для каждого материала и строилась зависимость контактной разности потенциалов от работы выхода электрона (фиг. 4). По зависимости оценивали тангенс угла наклона 1,05 (0,210,2). При отклонении тангенса угла наклона выше заданного проводят подстройку измерителя контактной разности потенциалов. Заявляемый способ позволит повысить точность, надежность и достоверность калибровки измерителя контактной разности потенциалов. Источники информации 1. , , , //. - .70. -3. - 1999. - . 1842-1850. 2.5136247 А, 1992 г. 3. Фоменко В.А. Эмиссионные свойства металлов Справочник. - Киев Наукова думка, 1981. - С. 339. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4