Comment une résistance dun million de mégohms peut-elle être utile?

Javais lhabitude de faire la maintenance périodique dun système de détection de particules de faible puissance. Son circuit comprenait une résistance dun million de mégohms . Cétait dans une brique solide scellée en bakélite , environ 4 « x2 » x0,5 « . Je veux dire, ny a-t-il pas moins de résistance entre vous et Moi maintenant? En quoi cela a-t-il été utile?

/ edit add 2016.12.13

Il semble que je joue involontairement à un jeu stupide, sans dire à quoi servait cet équipement. Étant donné que tous les manuels techniques étaient classés comme étant classés, jétais mal à laise de dire ce quétait léquipement. Ces manuels ont maintenant plus de 55 ans. De plus, nimporte qui aurait pu créer un lien depuis mon profil, accéder à mon site et voir mon CV. Cela montrerait que jétais un opérateur de réacteur sur un sous-marin nucléaire. Linformation, du moins en général, est extrêmement peu susceptible dêtre encore classifiée, et ma carrière ne la jamais été. Donc, jai décidé de le dire.

Je parle du système de détection de neutrons de faible niveau de puissance sur mon sous-marin. Il était actif pendant que le réacteur était arrêté. Nous lavons éteint pendant le démarrage. vers le haut, puis de nouveau à la fin de l’arrêt. Nous avions également un système de détection de portée intermédiaire distinct (utilisé pendant le début -ups et arrêts), et un système de détection de haute puissance utilisé pendant le fonctionnement.

Désolé si ce manque dinformations était frustrant pour les gens. Cétait frustrant pour moi davoir limpression de parler de choses qui Je devrais juste dire.

Commentaires

  • Je veux dire, nest ‘ quil y en a moins résistance entre vous et moi en ce moment? Probablement, mais cette résistance est 1) pas sous une forme très utilisable 2) a une valeur très imprévisible. Évidemment, pour le bon fonctionnement de cet appareil, une résistance aussi élevée est nécessaire. Tant comme on ne sait pas comment fonctionne le détecteur on ne peut que deviner pourquoi un 10 M ohm r esistor ne ferait pas le travail.
  • @FakeMoustache Je nai ‘ pas croire entièrement au schéma quand je lai vu pour la première fois. Jai pensé que cétait une erreur dimpression.
  • @Peter_Mortensen, merci davoir ajouté le lien vers Bakelite ainsi que vos autres modifications.
  • Gardez à lesprit que ‘ nest pas trop inhabituel pour une résistance / condensateur / inducteur dune valeur proche des caractéristiques du circuit  » naturelles  » à être utilisé juste pour sassurer que le circuit se comporte de manière prévisible, plutôt que de devenir fou parce que, par exemple, la résistance dans ce cas est inhabituellement élevée, car toutes les étoiles étaient alignées.
  • @HotLicks merci pour linfo. Cela donne directement une raison à ma question,  » En quoi cela a-t-il été utile? « . Si vous laviez proposé comme réponse, je laurais votée à la hausse. Dans le cas spécifique du système de détection mentionné, je pense quAndy_aka a probablement raison. Il est très logique que ce soit la résistance de rétroaction dun amplificateur à transimpédance.

Réponse

Le Le type de détecteur était un détecteur de neutrons à gamme de sources. Les détecteurs les plus couramment utilisés à cette fin sont un compteur proportionnel BF3 ou un compteur proportionnel B-10. Ceux-ci sont utilisés dans la plupart des réacteurs à eau pressurisée pour la détection de flux neutronique excore. Il ny a rien de classé ici. Il sagit dune instrumentation standard de détection de neutrons. Les détecteurs sont positionnés à lextérieur du cœur et mesurent les neutrons thermiques séchappant du cœur. Cela produit une approximation très rapide (temps de réponse de plusieurs centaines de mircosecondes) du niveau de puissance du cœur. Par niveau de puissance, je fais référence au niveau de puissance nucléaire. Lors des fissions duranium, deux neutrons en moyenne sont produits. En mesurant le nombre de neutrons, vous pouvez déterminer si les réactions nucléaires augmentent ou diminuent et en déduire le taux de fission.

Les détecteurs de gamme source sont utilisés lorsque le réacteur est arrêté ou pendant le démarrage. En raison de la nature de la construction du détecteur, il doit être arrêté à des niveaux de puissance élevés ou il sera détruit. À des niveaux de puissance plus élevés, il y a trop de neutrons pour compter les impulsions individuelles et dautres méthodes sont utilisées.

Le but de la résistance de grande valeur est de détecter le courant et de développer une tension. La raison pour laquelle il était enveloppé de bakélite était quil y avait un potentiel de haute tension à travers elle. La chambre BF3 ou B10 nécessitait une tension de polarisation de 1500-3000 Vdc pour fonctionner dans la région proportionnelle. En général, la tension de polarisation est de 2500 Vcc. Les impulsions neutroniques de ce type de détecteur sont de lordre denviron 0,1 picocolumb (pC). Le courant est de coulombs par seconde. Une impulsion de 0,1 pC sur une résistance de 1 T ohm produira une tension de 100 mV. Cette tension peut ensuite être amplifiée et comptée.Puisque les impulsions dues aux neutrons sont plus grandes que les impulsions dues au rayonnement gamma de fond, les impulsions de neutrons se distinguent du gamma de fond en fonction de la hauteur des impulsions.

Il est très difficile de mesurer 1 Tohm mais cela se fait généralement sur ces détecteurs. Tout courant de fuite peut masquer les signaux neutroniques et contribuer à une erreur de mesure. Pour mesurer un million, un million dohms, une alimentation haute tension produit une tension de polarisation aux bornes du détecteur. Un ampèremètre flottant est connecté en série avec la tension de polarisation et une mesure de courant côté haut est effectuée. Il faut plusieurs heures pour que le courant se stabilise. Se promener ou même renoncer à la main sur léquipement affecte la mesure. Étant donné que la résistance de 1 million, million dohms peut être obtenue en utilisant une chambre et un câblage de quelques pouces de diamètre, jestime que la résistance entre vous est considérablement plus grande.

Commentaires

  • Wow !! Il ‘ est incroyable le genre de réponse détaillée et de qualité que l’on peut obtenir s’il ne ‘ essayer de cacher des informations! Merci, utilisateur. Javais oublié beaucoup de détails car cela faisait plus de 35 ans que je travaillais avec ce truc.

Réponse

Javais lhabitude de faire lentretien périodique dun système de détection de particules de faible niveau de puissance

Eh bien, la charge de ces particules pourrait être la charge dun électron (1,60217662 × 10 -19 coulombs) et sil y avait 1000 électrons collectés chaque seconde, le courant sera de 1,60217662 × 10 -16 ampères.

Maintenant, cest encore très petit donc, si vous avez un amplificateur de transimpédance spécialisé avec une résistance de retour de 10 \ $ ^ {12} \ $ ohms, vous généreriez une tension niveau de signal de 1,60217662 × 10 -4 volts ou environ 0,16 mV. Cela est détectable en tant que signal.

Le tableau ci-dessous donne une idée de la valeur de résistance nécessaire pour produire 1 volt pour le courant donné: –

entrez la description de limage ici

Remarque, 1 pA équivaut à environ 62 millions délectrons par seconde.

Je pense à une spectrométrie de masse de gaz très sensible ici et au circuit du collecteur de faisceaux dions mais peut-être que votre machine avait autre chose à voir avec le comptage de photons?

Commentaires

  • Je ‘ je suppose que ces résistances exotiques ne seraient disponibles que dans des tolérances serrées comme +/- 0,001% ou quelque chose et coûteraient une fortune. Si cela a été empotée dans un matériau semblable à de la bakélite, alors peut-être que la découpe au laser nétait pas ‘ disponible à lépoque.
  • euh, eh bien, vous ‘ Bienvenue, Andy 🙂 confus Je ‘ Je ne mattends pas à une gratitude explicite pour lédition sans contenu au volant ! Bonne journée!
  • Merci davoir répondu. Désolé dêtre vague, mais je ne ‘ ne sais pas ce que je peux dire
  • Je viens de lire sur les amplificateurs à transimpédance sur Wikipedia. Il dit quils étaient généralement mis en œuvre à laide damplificateurs opérationnels. Notre équipement en utilisait en général un bon nombre dentre eux, cest donc probablement ce qui était utilisé ici.
  • Dans le même ordre didées, je fais de la spectrométrie de masse des gaz rares comme travail quotidien et le détecteur Faraday Cup que nous utilisons sur un instrument a une résistance de 10 ^ 10 Ohm pour son amplificateur de transimpédance. Un détecteur similaire sur un autre instrument similaire qui nécessite une sensibilité plus élevée a une résistance de 10 ^ 13 Ohm.

Réponse

Cest une résistance 1T \ $ \ Omega \ $, qui est proche de lextrémité supérieure de ce qui est généralement utile même dans les coins étranges de lélectronique. Vous pouvez acheter deux 500G des résistances disponibles dans le commerce de Digikey et les mettre en série. Dautres fabricants proposent des résistances 1T \ $ \ Omega \ $, peut-être même plus élevées. Ohmcraft offrait à un moment donné des résistances imprimées dune valeur ridiculement élevée, mais elles semblent avoir réduit à plus valeurs sensibles.

Un ampli opérationnel Ib très faible peut avoir un courant de polarisation dentrée garanti < 25fA, donc une résistance 1T \ $ \ Omega \ $ au sol chuterait de moins de 25 mV, ce qui n’est pas trop grave.

Bien sûr, tout doit être «juste comme ça» pour obtenir ce niveau de fuite, ce n’est pas seulement une question de tout gifler ensemble. un PCB bon marché. (Photo de Keysight).

entrez la description de limage ici

Gardez à lesprit que même à 1fA (1mV sur 1T), il y a encore quelques électrons par seconde – plus de 6000 des petits gars. Il y aura également beaucoup de bruit Johnson-Nyquist dans une résistance de cette valeur élevée, plusieurs mV à température ambiante sur une bande passante de 1 kHz. Linstrument Keysight illustré ci-dessus est censé résoudre 0,01fA ou environ 60 électrons par seconde (la spécification du courant de polarisation nest cependant pas spectaculaire).

Commentaires

  • Le système de détection nétait certainement pas bon marché! Il ny avait pas non plus de PCB à avoir. 🗿 Merci pour linfo.
  • Pour vous enregistrer une recherche: Keysight B2987A . Prix de départ: 11 241 $.

Réponse

Les autres réponses ont expliqué lutilisation de la résistance dans le circuit, mais cette partie reste sans réponse:

Je veux dire, ny a-t-il pas moins de résistance entre vous et moi en ce moment?

Supposons que nous nous tenions à 1 mètre lun de lautre (au lieu de la moitié du tour du globe). Il existe deux chemins pour le courant entre nous:

  1. Par les airs . La résistance de lair pour un volume de 2×0,5×1 mètres est denviron 10 16 ohms.
  2. À travers la surface du sol, que nous pouvons supposer est relativement similaire à Surface PCB . Cest là que se fait la différence: en fonction de la propreté de la surface, sa résistance sur une distance de 1 mètre peut aller de 10 9 ohms à 10 17 ohms.

Ainsi, une résistance disolement de plus de 10 12 ohms est certainement réalisable, mais pas une donnée. Lorsque vous travaillez autour de cet appareil, vous devriez probablement éviter de laisser vos empreintes digitales sur les isolateurs.

Commentaires

  • Ne laisser aucune empreinte digitale est en effet important, mais une ancienne Un collègue ma dit il y a des années sans nettoyage spécial de la résistance de haute valeur, lajustement dun circuit pour la mesure du rayonnement nétait pas possible.
  • Jai toujours supposé que la principale raison pour laquelle la résistance était mise en pot dans cette brique était spécifiquement pour minimiser les problèmes potentiels dempreintes digitales, dhumidité, de poussière, de regards vraiment méchants, etc.

Réponse

La réponse pourrait être de produire une longue constante de temps de fuite.

Il y a certainement eu beaucoup dintérêt pour cette question et beaucoup de réponses intéressantes, mais aucune ne semble expliquer pourquoi une résistance aussi élevée est nécessaire.

Nous considérons le courant continu comme le flux constant de charges par seconde [C / s] et na donc pas de spectre de fréquences.

Mais que faire, si le courant mesur ed, ce ne sont que de petits transferts de charge qui se produisent en cours de transfert depuis un détecteur à très faible capacité sur des intervalles de secondes, minutes ou heures.

Même une étape de champ électronique statique sans flux de courant ou de décharges aléatoires dans espace galactique qui pourrait avoir de très longs intervalles. Le champ E darrière-plan doit être annulé tandis que laccumulation de charge peut se produire sur un long intervalle dévénements.

Ou envisagez la conception de la surveillance de champs E statiques à haute tension qui sont maintenant des tensions microscopiques dans des jonctions de wafer de taille nanométrique dans une ligne de fabrication ou de traitement de plaquettes pour la surveillance en temps réel de la prévention ESD dans une salle blanche avec des pistes en silicium capables de se décharger à 100 uV par nanomètre Tout changement dans les champs E sélevant lentement de toute particule de poussière se déplaçant sur le sol du mouvement des opérateurs portant des chaussons de salle blanche à semelles collantes sur leurs chaussettes peut être nocif même si vous portez des sangles de protection / orteils sur des sols qui se dissipent.

Si vous navez aucune particule de poussière, il ne peut y avoir aucune accumulation de charge et vice versa dans cet environnement.

Considérez que les défis de la fabrication des plaquettes et les minuscules décharges électrostatiques peuvent endommager une plaquette à cause de la contamination ionique et des décharges électrostatiques. décharge.

comme pour tout ce que la devise des ingénieurs de test est …

Si vous ne pouvez pas le mesurer, vous ne pouvez pas le contrôler.

Peut-être que vous comprenez une réponse en très basse fréquence ou une constante de temps très longue est nécessaire avec un taux de décharge contrôlé avec une très grande résistance.

Tous les capteurs de champ électronique ou de photon ou délectrons ou de positons ne sont pas de 1 pF et peuvent être plus grands ou plus petits , car il existe de nombreuses applications différentes pour la détection de tension de charge statique ou de champ E avec des changements de fréquence très faibles. Nous ne pouvons que spéculer à quoi sert CE détecteur.

Je suggère donc que cette résistance soit nécessaire pour couper les champs électroniques statiques parasites qui sont vraiment statiques et ne varient pas dans le temps, de sorte que sur lintervalle de temps plus long que T = RC, dans un environnement bénin, il peut décroître jusquà zéro tandis que les événements qui se produisent plus rapidement que cette longue constante de temps peuvent être accumulés sous forme de tension de charge dans un très petit détecteur sub-pF.

Nous savons que le couplage de tension des champs E de la série à la capacité de shunt du capteur est transformé comme un diviseur de tension résistif, sauf comme un diviseur de tension capacitif. ainsi, plus la capacité du détecteur est petite, meilleure est la faible atténuation.

schéma

simuler ce circuit – Schéma créé à laide de CircuitLab

« SCUSE ME, PENDANT QUE JE SENS LE SKY

Le Keithley B2987A est remarquable car il peut mesurer des résistances jusquà 10 PΩ \ $ (10 ^ {16} \ Ω) \ $

entrez la description de limage ici

Voici le TIA probable mais lampli ne serait pas un OpAmp compensé interne conventionnel avec seulement 1 ~ 10MHz GBW produit. Pour avoir un gain élevé pour une impulsion < ~ 50MHz

entrez la description de limage ici

Commentaires

  • Cest une application intéressante pour une très haute résistance. Rien de tout cela ne me semble familier, mais je nai pas travaillé sur léquipement mentionné dans lOP depuis mi-lat e-80s. (Léquipement a probablement été conçu à la fin des années 50 ou au début des années 60.) Puisquil détectait de faibles niveaux de puissance, une longue constante de temps peut avoir été nécessaire. Rejetez-vous lidée que le 1 TΩ soit une résistance de rétroaction dun amplificateur à transimpédance? Je sens que vous répondez plus probablement de manière générale – à quoi peuvent servir des résistances de grande valeur?
  • Tony, je viens de visiter votre page de profil. Son graphique unicode compact de caractères EE copiables est génial! Ce qui était drôle, cest que pour mon commentaire javais fait une recherche sur Google pour trouver le caractère Ω. Le vôtre aurait été beaucoup plus facile à trouver. 😎
  • Oui, il peut être utilisé pour le gain, mais la partie intéressante est que le grand retour R implique une bande passante très faible TIA. Alors que pour la détection de champ E ou la détection de charge pC, cela implique une coupure très basse pour HPF large bande, ce qui est plus utile. il devrait être exempt de contamination de ligne de fuite sur toutes les surfaces conductrices pour y parvenir et pourrait potentiellement avoir des tensions très élevées à travers lui en kV ou MV imposant une grande taille et pourrait également être utilisé pour la mise à léchelle de la tension abaissée HiV, mais généralement les diviseurs Cap sont utilisé pour les diviseurs AC et R pour DC. Ainsi, il pourrait être utilisé pour HVDC qui était populaire à la fin des années 60 ‘ s. © ®
  • Cet équipement de détection conviendrait à la facture de  » très faible bande passante « . Pendant la mise sous tension du système dans son ensemble, cet équipement de détection particulier a été désactivé. Ce nest que lorsque le système est tombé en panne quil a été mis en marche. Que ‘ s lappelle un  » hors compteur « . 🤖 La haute tension nétait pas un problème. ⚡️
  • A-t-il été utilisé avec un détecteur Tempest RF E-Field? pour récupérer les pixels CRT de lautre côté de la rue.

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