Калибратор сверх-малых токов. (концепт блока физики)

Ранее мы с вами уже рассмотрели концепты калибраторов сверх-малых токов. Поскольку я не ищу легких путей, я остановился на варианте концепта I=C*dV/dt crazy

За прошедшее время я успел разработать схему прототипа генератора линейно-изменяющегося напряжения Микрон-ГЛИН и заказать под него плату.

Получилось такое:

Не решены проблемы ФНЧ фильтра с высокой линейностью и некоторые другие аспекты надо будет исследовать в железе. Но поскольку хоть с чего-то надо начинать, то я заказал в JLCPCB разработанную под него плату:

Даже уже успели приехать некоторые компоненты этого генератора:

Но до постройки прототипа дело дойдет по видимому не ранее конца месяца.

А тем временем я зарисовал общую схему блока физики под данный концепт:

Данный концепт содержит три ключевых блока:

1.Микрон-ГЛИН

Генератор линейно-изменяющегося напряжения, который я сейчас строю. Скорость нарастания будет выверяться с помощью Agilent 34410A, триггерный вход которого затактирован от эталона времени системы GPS.

То-есть 34410A будет делать ровно по 1 измерению напряжения ЛИН в секунду и передавать данные на Raspberry Pi. Но поскольку разница между двумя соседними измерениями будет не велика(от единиц до сотен милливольт), то на целевом диапазоне 10В, это будет всего 3-4 разряда от разрешения прибора. Да и точность срабатывания триггера у 34410A не очень высокая, есть определенный джиттер хоть и не большой(>1мкс). По этому скорее всего скорость ЛИН я буду выверять не по двум соседним отсчетам, а по разнице между 100 измерениям. Это позволит получить две не очень точные точки напряжения с разницей в 100 секунд. Применив простую формулу «(Vнапр1 — Vнапр100) / 100сек=скорость ЛИН», легко вычисляется скорость ЛИН и ее значение будет уже в 100 раз точнее, т.к. все негативные факторы в равной степени усредняется.

2.Эталонная емкость

Предполагается, что я буду строить самодельный азото-наполненный конденсатор с сапфировым изолятором, чтобы минимизировать частную зависимость диэлектрика при переносе единицы емкости из килогерцового диапазона в суб-милигерцовый. Поскольку классичекский подход измерения емкостей работает на килогерцовых частотах, а ЛИН для электрометрии использует емкость в экстремально низко-частотном диапазоне. Можно сказать практически DC. По этому, емкость измеряется и сличается с эталоном на одной частоте, а генерирует ток уже на сосвем другой частоте. Сапфир естественно мне понадобится чтобы минимизировать утечку по креплению электрометрической обкладки конденсатора.

Так-же по видимому мне надо будет найти эталоны емкости и измерить их в ВНИИМ им. Д.И.Менделеева. С ними будет сличаться емкость электрометрического конденсатора непосредственно перед началом использования установки. Да, мне придется продумать метрологическое обеспечение для точного измерения-сличения емкости. На ум приходят приборы типа Andeen-Hagerling 2700A и прочие не менее анальные мосты.

Ну что-ж поделать, вопрос этот думаю удастся так или иначе проработать.

3.Обеспечения эксперимента

На стражу температурной стабильности электрометрической емкости встанет новоиспеченный проект Микрон-ТЭК, так-что дрейф температур и температурное расширение и изменение габаритов обкладок и зазоров электрометрического конденсатора мне не грозит.

С азотом тоже вроде проблем нет, его у меня придостаточно, да и все обеспечение в виде регуляторов низкого давления у меня тоже есть.

 

В общем и целом, считаю что шансы на успех есть. blush