Früher habe ich ein Detektorsystem für Partikel mit niedriger Leistung regelmäßig gewartet. Die Schaltung enthielt einen Widerstand von einer Million Megaohm . Es war in einem versiegelten massiven Ziegelstein, der vielleicht aus Bakelit gefertigt war , ungefähr 4 "x2" x0,5 ". Ich meine, gibt es nicht weniger Widerstand zwischen Ihnen und mir im Moment? Wie war das eine nützliche Sache?

/ edit add 2016.12.13

Es scheint, als hätte ich ungewollt ein dummes Spiel gespielt und nicht gesagt, wofür dieses Gerät gedacht war. Da alle technischen Handbücher als klassifiziert gekennzeichnet waren, war es mir unangenehm, die Ausrüstung anzugeben. Diese Handbücher sind jetzt älter als 55 Jahre. Außerdem hätte jeder von meinem Profil aus einen Link erstellen, meine Website aufrufen und meinen Lebenslauf sehen können. Dies würde zeigen, dass ich ein Reaktorfahrer auf einem Atom-U-Boot war. Zumindest im Allgemeinen ist es äußerst unwahrscheinlich, dass die Informationen noch klassifiziert werden, und meine Karriere war noch nie so. Also habe ich beschlossen, es einfach zu sagen.

Ich spreche von dem Neutronendetektorsystem mit niedrigem Leistungspegel auf meinem U-Boot. Es war aktiv, während der Reaktor abgeschaltet war. Wir haben dies während des Startvorgangs ausgeschaltet und am Ende des Herunterfahrens wieder eingeschaltet. Wir hatten auch ein separates Zwischenbereichserkennungssystem (verwendet während Hochfahrens und Herunterfahrens verwendet wurde) und ein Erkennungssystem für hohe Leistungen, das während des Betriebs verwendet wurde.

Entschuldigung, wenn dieser Mangel an Informationen für die Leute frustrierend war. Es war frustrierend für mich, das Gefühl zu haben, über Dinge zu reden, die ich nur sagen sollte.

Der Detektortyp war ein Quellbereich-Neutronendetektor. Die gebräuchlichsten Detektoren für diesen Zweck sind ein BF3-Proportionalzähler oder ein B-10-Proportionalzähler. Diese werden in den meisten Druckwasserreaktoren zur Detektion von Excore-Neutronenflüssen verwendet. Hier ist nichts klassifiziert. Dies ist ein Standardgerät zur Neutronendetektion. Die Detektoren sind außerhalb des Kerns positioniert und messen thermische Neutronen, die aus dem Kern austreten. Dies ergibt eine sehr schnelle (Hunderte von Mikrosekunden Reaktionszeit) Annäherung an den Kernleistungspegel. In Bezug auf die Leistung beziehe ich mich auf die Kernkraft. Bei Uranspaltungen entstehen durchschnittlich zwei Neutronen. Indem Sie die Anzahl der Neutronen messen, können Sie feststellen, ob die Kernreaktionen zunehmen oder abnehmen, und auf die Spaltungsrate schließen.

Die Quellenbereichsdetektoren werden verwendet, wenn der Reaktor abgeschaltet oder während des Hochfahrens ist. Aufgrund des Aufbaus des Detektors muss dieser bei hohen Leistungen abgeschaltet werden, da er sonst zerstört wird. Bei höheren Leistungspegeln gibt es zu viele Neutronen, um einzelne Impulse zu zählen, und andere Methoden werden verwendet.

Der Zweck des Widerstandes mit großem Wert besteht darin, Strom zu erfassen und eine Spannung aufzubauen. Der Grund, warum es in Bakelit eingeschlossen war, war, dass es ein Hochspannungspotential darüber gab. Die BF3- oder B10-Kammer erforderte eine Vorspannung von 1500 bis 3000 VDC, um im Proportionalbereich zu arbeiten. Typischerweise beträgt die Vorspannung 2500 VDC. Neutronenimpulse von diesem Detektortyp liegen in der Größenordnung von etwa 0,1 Picocolumb (pC). Die Stromstärke beträgt Coulomb pro Sekunde. Ein 0,1-pC-Impuls an einem 1-T-Ohm-Widerstand erzeugt eine Spannung von 100 mV. Diese Spannung kann dann verstärkt und gezählt werden. Da Impulse aufgrund von Neutronen größer sind als Impulse aufgrund von Hintergrund-Gammastrahlung, werden Neutronenimpulse basierend auf der Impulshöhe vom Hintergrund-Gamma unterschieden.

Es ist sehr schwierig, 1 Ohm zu messen, dies wird jedoch normalerweise bei diesen Detektoren durchgeführt. Jeder Leckstrom kann Neutronensignale maskieren und Fehler in die Messung einbringen. Um eine Million, Millionen Ohm zu messen, erzeugt eine Hochspannungsversorgung eine Vorspannung über dem Detektor. Ein potentialfreies Amperemeter ist mit der Vorspannung in Reihe geschaltet, und es wird eine hochseitige Strommessung durchgeführt. Es dauert mehrere Stunden, bis sich der Strom stabilisiert hat. Das Herumlaufen oder sogar das Übergeben der Geräte beeinträchtigt die Messung. Da mit einer Kammer und einem Kabel mit einem Durchmesser von einigen Zoll ein Widerstand von 1 Million, Million Ohm erreicht werden kann, würde ich den Widerstand zwischen Ihnen und uns als wesentlich größer einschätzen.

Früher habe ich ein Detektorsystem für Partikel mit niedriger Leistung regelmäßig gewartet

Nun, die Ladung auf diesen Teilchen könnte die Ladung auf einem Elektron sein (1,60217662 × 10 ^–19 Coulomb), und wenn 1000 Elektronen pro Sekunde gesammelt würden, wäre der Strom 1,60217662 × 10 ^-16 Ampere.

Nun ist das also noch sehr klein, wenn Sie einen spezialisierten Transimpedanzverstärker mit einem Rückkopplungswiderstand von 10 haben$^{12}$ ^-4 Volt oder etwa 0,16 mV. Das ist als Signal erkennbar.

Die folgende Tabelle gibt eine Vorstellung über den Widerstandswert, der benötigt wird, um 1 Volt für den gegebenen Strom zu erzeugen:

1 pA entspricht ungefähr 62 Millionen Elektronen pro Sekunde.

Ich denke hier an eine sehr empfindliche Gasmassenspektrometrie und die Ionenstrahl-Kollektor-Schaltung, aber vielleicht hatte Ihre Maschine etwas anderes mit Photonenzählen zu tun?

Es ist eine 1T$\Omega$Widerstand, der sich in der Nähe des oberen Endes dessen befindet, was selbst in seltsamen Ecken der Elektronik normalerweise nützlich ist. Sie können bei Digikey zwei 500G- Widerstände von der Stange kaufen und in Serie schalten. Andere Hersteller bieten 1T an$\Omega$Widerstände, vielleicht sogar höher. Ohmcraft bot einmal lächerlich hohe gedruckte Widerstände an, aber sie schienen auf vernünftigere Werte zurückgegangen zu sein.

Ein wirklich niedriger Ib-Operationsverstärker hat möglicherweise einen Eingangsvorspannungsstrom, der garantiert <25 fA ist, also 1 T$\Omega$ Der Widerstand gegen Masse würde weniger als 25 mV abfallen, was nicht allzu schlimm ist.

Natürlich muss alles „nur so“ sein, um diese Leckrate zu erreichen. Es geht nicht nur darum, alles auf einer billigen Leiterplatte zusammenzuschlagen. (Foto von Keysight).

Denken Sie daran, dass selbst bei 1 fA (1 mV über 1 T) immer noch einige Elektronen pro Sekunde vorhanden sind - mehr als 6.000 der kleinen Jungs. Es wird auch viel Johnson-Nyquist-Rauschen in einem Widerstand geben, der einen hohen Wert von mehreren mV bei Raumtemperatur über eine Bandbreite von 1 kHz aufweist. Das oben gezeigte Keysight-Instrument soll 0,01 fA oder etwa 60 Elektronen pro Sekunde auflösen (die Vorspannungsstromspezifikation ist jedoch nicht spektakulär).

Die anderen Antworten haben die Verwendung des Widerstands in der Schaltung erklärt, aber dieser Teil ist noch unbeantwortet:

Ich meine, gibt es jetzt nicht weniger Widerstand zwischen dir und mir?

Nehmen wir an, wir stehen 1 Meter voneinander entfernt (anstatt auf halbem Weg um den Globus). Es gibt zwei Wege für den Strom zwischen uns:

1. Durch die Luft . Der Luftwiderstand bei einem Volumen von 2x0,5x1 Metern beträgt ca. 10 ¹⁶ Ohm.
2. Durch die Bodenfläche kann man davon ausgehen, dass sie der Leiterplattenoberfläche relativ ähnlich ist . Hier wird der Unterschied gemacht: Je nachdem, wie sauber die Oberfläche ist, kann ihr Widerstand über einen Abstand von 1 Meter zwischen 10 und ^{9 liegen} Ohm bis 10 ¹⁷ Ohm .

Ein Isolationswiderstand von über 10 ¹² Ohm ist also durchaus erreichbar, aber nicht selbstverständlich. Wenn Sie an diesem Gerät arbeiten, sollten Sie wahrscheinlich vermeiden, Fingerabdrücke auf Isolatoren zu hinterlassen.

Die Antwort könnte darin bestehen, eine lange Leckzeitkonstante zu erzeugen.

Es gab sicherlich großes Interesse an dieser Frage und viele interessante Antworten, aber keine scheint zu erklären, warum ein so hoher Widerstand erforderlich ist.

Wir betrachten Gleichstrom als konstanten Ladungsfluss pro Sekunde [C / s] und haben daher kein Frequenzspektrum.

Was aber ist, wenn der gemessene Strom nur kleine Ladungsübertragungen sind, die von einem Detektor mit sehr geringer Kapazität über Intervalle von Sekunden, Minuten oder Stunden übertragen werden.

Sogar ein Schritt im statischen E-Feld ohne Stromfluss oder zufällige Entladungen im galaktischen Raum, die sehr lange Intervalle haben könnten. Das Hintergrund-E-Feld muss auf Null gesetzt werden, während die Akkumulation von Ladungen für Ereignisse über einen langen Zeitraum erfolgen kann.

Oder erwägen Sie die Überwachung von statischen Hochspannungs-E-Feldern, die jetzt mikroskopische Spannungen in Waferübergängen in Nanogröße in einer Waferfertigungs- oder -verarbeitungslinie darstellen, zur Echtzeitüberwachung der ESD-Prävention in einem Reinraum mit Siliziumspuren, die sich bei 100 uV entladen können pro Nanometer. Jegliche Änderung der E-Felder, die langsam von Staubpartikeln auf dem Boden hervorgerufen wird, die von Bedienern mit klebrigen Reinraumschuhen über ihren Socken getragen werden, kann schädlich sein, selbst wenn auf ableitenden Böden Heil- / Zehengurte getragen werden.

Wenn Sie keine Staubpartikel haben, können sich in dieser Umgebung keine Ladungen ansammeln und umgekehrt.

Bedenken Sie, dass Herausforderungen bei der Waferherstellung und winzige statische E-Feld-Entladungen einen Wafer durch ionische Kontamination und ESD-Entladung beschädigen können.

wie bei allem lautet das Motto der Testingenieure ...

Wenn Sie es nicht messen können, können Sie es nicht kontrollieren.

Vielleicht haben Sie bereits verstanden, dass ein sehr niedriger Frequenzgang oder eine sehr lange Zeitkonstante mit einer kontrollierten Entladerate mit einem sehr großen Widerstand erforderlich ist.

Nicht jedes E-Feld oder Photonen- oder Elektronen- oder Positronensensor hat 1 pF und kann größer oder kleiner sein, da es viele verschiedene Anwendungen für die Erfassung statischer Ladungsspannungen oder E-Felder mit sehr geringen Frequenzänderungen gibt. Wir können nur spekulieren, wofür DIESER Detektor verwendet wird.

Ich schlage daher vor, dass dieser Widerstand erforderlich ist, um statische E-Streufelder abzuschneiden, die wirklich statisch und nicht zeitvariabel sind, sodass sie in einer harmlosen Umgebung während auftretender Ereignisse über einen längeren Zeitraum als T = RC auf Null abfallen können Schneller als diese lange Zeitkonstante kann als Ladespannung in einem sehr kleinen Sub-pF-Detektor akkumuliert werden.

Wir wissen, dass die Spannungskopplung von E-Feldern von Serien- zu Sensor-Shunt-Kapazität genau wie ein ohmscher Spannungsteiler transformiert wird, außer als kapazitiver Spannungsteiler. Je kleiner die Detektorkapazität ist, desto besser ist die Dämpfung.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

'SCUSE ME, während ich den Himmel spüre

Der Keithley B2987A ist bemerkenswert, dass er Widerstände bis zu 10 PΩ messen kann $(10^{16} \ Ω)$

Hier ist die wahrscheinliche TIA-Schaltung, aber der Verstärker wäre kein herkömmlicher interner kompensierter OpAmp mit nur 1 ~ 10MHz GBW-Produkt. Hohe Verstärkung für einen <~ 50-MHz-Impuls