一百万兆欧的电阻器如何使用?


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我过去经常对低功率水平粒子的探测器系统进行维护。其电路包括一百万兆欧的电阻器。它是用大约4“ x2” x0.5“ 的胶木制成的密封实心砖,我的意思是,现在我和我之间的抵抗力还不错吗?这有什么用呢?

/编辑添加2016.12.13

看来我无意间在玩一个哑巴游戏,没有说这台设备是干什么用的。由于所有技术手册均已标记为“已分类”,因此我不便说明设备是什么。这些手册现在已有55多年的历史了。另外,任何人都可以从我的个人资料链接到我的网站,并且可以看到我的简历。这表明我是核潜艇的反应堆操作员。至少一般而言,该信息极不可能仍然被分类,而我的职业从未如此。所以,我决定只说它。

我说的是我的潜艇上的低功率中子探测器系统。反应堆关闭时它处于活动状态。我们在启动过程中将其关闭,然后在关闭结束时重新打开。我们还有一个单独的中间范围检测系统(启动和关闭过程中使用),以及一个在操作过程中使用的高功率检测系统。

抱歉,如果缺少信息令人们感到沮丧。这让我感到沮丧,感觉就像我在谈论我应该说的话。


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我的意思是,您和我之间现在难道没有更少的抵抗吗?可能是,但阻力为1)并非非常有用的形式2)具有非常不可预测的值。显然,为了使该装置正常工作,需要很高的电阻。只要我们不知道检测器的工作原理,我们就只能猜测为什么10 M欧姆的电阻不能完成这项工作。
Bimpelrekkie,2013年

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@FakeMoustache第一次看到它时,我并不完全相信该原理图。以为是印刷错误。
RichF '16

@Peter_Mortensen,感谢您添加Bakelite的链接以及其他修改。
RichF

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请记住,使用接近“自然”电路特性值的电阻器/电容器/电感器来确保电路的行为可预测,这与正常情况相比并不罕见,因为,例如,在这种情况下,电阻案例异常高,因为所有的星星都对准了。
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@HotLicks感谢您的信息。它直接为我的问题提供了一个理由:“那是一件有用的事情吗?”。如果您提供它作为答案,我会投票赞成。在提到的传感系统的特定情况下,我认为Andy_aka可能是正确的。从某种意义上说,它将是跨阻放大器的反馈电阻。
RichF

Answers:


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探测器的类型是源范围中子探测器。为此目的最常用的检测器是BF3比例计数器或B-10比例计数器。这些用于大多数压水反应堆中,用于感应中子通量检测。这里没有分类。这是标准的中子检测仪器。探测器位于堆芯外部,并测量从堆芯泄漏的热中子。这会产生非常快的(几百微秒的响应时间)核心功率水平的近似值。就功率水平而言,我指的是核电水平。当铀裂变时,平均会产生两个中子。通过测量中子的数量,可以确定核反应是增加还是减少,并推断出裂变速率。

当反应堆关闭或启动时,将使用源范围检测器。由于探测器结构的特性,必须在高功率下将其关闭,否则将被破坏。在更高的功率水平下,中子太多,无法计数单个脉冲,因此使用了其他方法。

大值电阻器的目的是感应电流并产生电压。将其装入电木的原因是由于其两端都有高电势。BF3或B10腔室需要1500-3000 Vdc的偏置电压才能在比例区域中工作。通常,偏置电压为2500 Vdc。来自这种类型的探测器的中子脉冲约为0.1皮库伦(pC)。电流是每秒库仑。1 T欧姆电阻上的0.1 pC脉冲将产生100 mV的电压。然后可以对该电压进行放大和计数。由于中子产生的脉冲比背景伽马射线产生的脉冲大,因此根据脉冲高度将中子脉冲与背景伽马区分开。

测量1 Tohm非常困难,但这通常是在这些检测器上完成的。任何泄漏电流都可能掩盖中子信号,并给测量造成误差。为了测量一百万,一百万欧姆,高压电源在检测器两端产生偏置电压。浮动电流表与偏置电压串联连接,并进行高端电流测量。电流稳定需要几个小时。在设备上四处走动甚至放弃手都将影响测量。由于使用腔室和直径几英寸的电缆可以达到100万,100万欧姆的电阻,因此我估计你们之间的电阻会更大。


哇!!如果他不隐瞒信息,就能得到详尽,优质的答案!谢谢用户。我已经忘记了很多细节,因为使用该工具至今已有35年了。
RichF

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我曾经对低功率粒子的探测器系统进行定期维护

好吧,这些粒子上的电荷可能是电子上的电荷(1.60217662×10 -19库仑),如果每秒收集1000个电子,则电流将为1.60217662×10 -16安培。

现在这仍然很小,因此,如果您有一个具有10欧姆反馈电阻的专业互阻放大器,您将产生1.60217662×10 -4伏或约0.16 mV 的电压信号电平。这可以检测为信号。12

下表给出了对于给定电流产生1伏所需的电阻值:-

在此处输入图片说明

注意,1 pA约为每秒6200万个电子。

我在这里想到的是一种非常灵敏的气体质谱法和离子束收集器电路,但也许您的机器与光子计数还有其他关系吗?


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我猜想这些奇异的电阻器只能在+/- 0.001%之类的紧密公差范围内使用,并且要花很多钱。如果用类似电木的材料封装,则可能无法进行激光修整。
Wossname

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恩,不客气,安迪(Andy):) 感到困惑没想到对非内容编辑的过分感谢!祝你有愉快的一天!
MarcusMüller'16

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感谢您的回答。抱歉,不能确定,但​​是我不知道我能说多少
RichF

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我刚刚在Wikipedia上阅读了跨阻放大器。它说,它们通常是使用运算放大器实现的。我们的设备通常使用相当数量的设备,因此很可能在这里使用了这些设备。
RichF

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与此相关的是,我做惰性气体质谱分析是我的日常工作,我们在一种仪器上使用的法拉第杯检测器的跨阻放大器有一个10 ^ 10 Ohm的电阻器。在另一个需要更高灵敏度的类似仪器上的类似检测器具有10 ^ 13欧姆的电阻。
heypete '16

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这是一个1T电阻,这是近的东西通常是即使在电子奇怪的角落有用的上端。您可以从Digikey 购买两个500G电阻器,并将其串联。其他制造商的确提供1T电阻,甚至更高。Ohmcraft一次提供了可笑的高阻值印刷电阻器,但它们似乎已缩减为更合理的阻值。ΩΩΩ

一个非常低的Ib运算放大器可能具有保证的输入偏置电流<25fA,因此对地的1T电阻降幅小于25mV,这还不错。Ω

当然,一切都必须“恰到好处”才能达到一定程度的泄漏,这不仅仅是将所有东西拍到便宜的PCB上的问题。(来自Keysight的照片)。

在此处输入图片说明

请记住,即使在1fA(1T上为1mV)下,每秒也仍然有不少电子-超过6,000个小家伙。该电阻值很高,在室温下在1kHz带宽上为数mV,会有很多Johnson-Nyquist噪声。上面显示的Keysight仪器据称每秒可分辨 0.01fA或约60个电子(尽管偏置电流规格并不出色)。


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检测系统绝对不便宜!也没有任何PCB。🗿感谢您的信息。
RichF

为您节省搜索:Keysight B2987A。开始的价格:11,241美元。
duskwuff

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其他答案已经解释了电路中电阻的使用,但是这一部分仍未得到解答:

我的意思是,您和我之间现在难道没有更少的抵抗吗?

假设我们彼此相距1米(而不是地球的一半)。我们之间有两条电流路径:

  1. 通过空中。体积为2x0.5x1米的空气阻力约为10 16欧姆。
  2. 通过地板表面,我们可以假设它相对类似于PCB表面。这就是区别所在:取决于表面的清洁程度,其在一米距离内的电阻范围可以从10 9欧姆到10 17欧姆。

因此,当然可以实现超过10 12欧姆的绝缘电阻,但不是给定的。在该设备上工作时,您应该避免将指纹留在任何绝缘体上。


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不留下指纹确实很重要,但是几年前一位前同事告诉我,如果不特别清洗高值电阻器,就不可能调整用于辐射测量的电路。
Uwe

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我一直认为,将电阻器封装在砖中的主要原因是为了最大程度地减少指纹,湿气,灰尘,真正的凝视等潜在问题
。– RichF

4

答案可能是产生长的泄漏时间常数。

当然,这个问题引起了人们的极大兴趣,并获得了许多有趣的答案,但是似乎没有人能解释为什么需要如此高的抵抗力。

我们认为直流电流是每秒的恒定电荷流[C / s],因此没有频谱。

但是,如果测得的电流只是几秒钟,几分钟或几小时内从非常低电容的检测器转移而来的小电荷转移。

即使在静态电场中的一个步骤,在银河空间中没有电流或随机放电的流动,也可能间隔很长。必须清除背景E字段,否则事件可能会在很长的间隔内发生电荷累积。

或者考虑设计监视高压静电场的设计,该电场现在是晶圆制造或生产线中纳米级晶圆结中的微观电压,用于在无尘室中实时监控ESD防止情况,硅迹线能够以100 uV放电每纳米。即使操作人员在伤口的地板上戴了愈合/脚趾绑带,操作人员在袜子上穿上粘底无尘房靴后,其运动产生的E场变化也可能有害。

如果您的尘埃颗粒为零,那么在这种环境下就不会积累电荷,反之亦然。

考虑到晶片制造的挑战和微小的静态电场放电会因离子污染和ESD放电而损坏晶片。

就像测试工程师的座右铭一样...

如果无法测量,则无法控制。

也许您已经了解到需要非常低的频率响应或非常长的时间常数,并且具有受控的放电速率和很大的电阻。

并非每个电场,光子,电子或正电子传感器都为1pF,并且可能更大或更小,因为存在许多不同的应用,这些应用可以检测非常低的频率变化的静电荷电压或电场。我们只能推测此检测器用于什么。

因此,我建议需要这种电阻来切断真正是静态且无时变的杂散静态电场,以便在比T = RC长的时间间隔内,在良性环境中,它可以衰减为零,比这个长时间常数快的速度可以作为充电电压累积到一个非常小的sub-pF检测器中。

我们知道,E场从串联到传感器并联电容的电压耦合就像电阻分压器一样,除了作为电容分压器以外,都得到了转换。因此检测器电容越小,衰减越小越好。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

'当我感觉到天空时,请问我

吉时利B2987A的卓越之处在于它可以测量高达10PΩ(1016 Ω)

在此处输入图片说明

这可能是TIA电路,但该放大器不是具有1〜10MHz GBW产品的常规内部补偿式运算放大器。在<〜50MHz的脉冲中具有高增益

在此处输入图片说明


对于非常高的电阻,这是一个有趣的应用。这些听起来都不是我熟悉的,但是自80年代中期以来,我一直没有使用过OP中提到的设备。(该设备可能是在50年代末或60年代初设计的。)由于它检测的功率很低,因此可能需要很长的时间常数。您是否拒绝将1TΩ作为跨阻放大器的反馈电阻的想法?我感觉到您更可能回答一般-这样的高阻值电阻可用于什么用途?
RichF

托尼,我刚刚访问了您的个人资料页面。它的可复制EE字符的紧凑unicode图表很棒!有趣的是,根据我的评论,我已经在Google搜索中找到了Ω字符。您的本来会更容易找到。😎–
RichF

是的,它可以用于增益,但是有趣的部分是大的R反馈意味着非常低的带宽TIA。而对于电场感应或pC电荷感应,则意味着宽带HPF的截止频率非常低,这更有用。为此,它必须在所有导电表面上都没有爬电污染,并且可能在其上以kV或MV施加非常大的电压,从而施加较大的尺寸,并且还可以用于HiV降压电压缩放,但通常Cap分隔器是用于AC和R分压器,用于DC。因此,它可以用于HVDC这是流行在60年代末©®。
托尼·斯图尔特Sunnyskyguy EE75

这种传感设备将适合“非常低带宽”的账单。在整个系统通电时,此特定的感应设备仍处于关闭状态。仅当系统出现故障时,它才打开。我们称其为“仪表”。🤖高压不是问题。⚡️–
RichF

它与Tempest RF电场探测器一起使用吗?在街上拾取CRT像素。
托尼·斯图尔特Sunnyskyguy EE75
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