O tipo de detector era um detector de nêutrons de alcance da fonte. Os detectores mais comuns usados para essa finalidade são um contador proporcional BF3 ou um contador proporcional B-10. Eles são usados na maioria dos reatores de água pressurizada para detecção de fluxo de nêutrons excore. Não há nada classificado aqui. Esta é a instrumentação padrão de detecção de nêutrons. Os detectores são posicionados fora do núcleo e medem nêutrons térmicos que vazam do núcleo. Isso produz uma aproximação muito rápida (tempo de resposta de centenas de milossegundos) do nível de potência do núcleo. Por nível de energia, estou me referindo ao nível de energia nuclear. Quando o urânio se fende, dois nêutrons são produzidos em média. Ao medir o número de nêutrons, você pode determinar se as reações nucleares estão aumentando ou diminuindo e inferir a taxa de fissão.

Os detectores de alcance da fonte são usados quando o reator é desligado ou durante a inicialização. Devido à natureza da construção do detector, ele deve ser desligado em níveis de alta potência ou será destruído. Em níveis de potência mais altos, há muitos nêutrons para contar os pulsos individuais e outros métodos são usados.

O objetivo do resistor de grande valor é detectar a corrente e desenvolver uma tensão. O motivo pelo qual estava envolto em baquelite era porque havia um potencial de alta tensão nele. A câmara BF3 ou B10 exigia uma tensão de polarização de 1500-3000 Vdc para operar na região proporcional. Normalmente, a tensão de polarização é 2500 Vdc. Os pulsos de nêutrons desse tipo de detector são da ordem de cerca de 0,1 picocolumb (pC). A corrente é coulombs por segundo. Um pulso de 0,1 pC em um resistor de 1 T ohm produzirá uma voltagem de 100 mV. Essa tensão pode então ser amplificada e contada.Uma vez que os pulsos devido aos nêutrons são maiores do que os pulsos devido à radiação gama de fundo, os pulsos de nêutrons são diferenciados da gama de fundo com base na altura do pulso.

É muito difícil medir 1 Tohm, mas isso normalmente é feito nesses detectores. Qualquer fuga de corrente pode mascarar os sinais de nêutrons e contribuir com erros para a medição. Para medir um milhão, milhão de ohms, uma fonte de alimentação de alta tensão produz uma tensão de polarização no detector. Um amperímetro flutuante é conectado em série com a tensão de polarização e uma medição de corrente do lado alto é feita. Demora várias horas para que a corrente se estabilize. Andar por aí ou até mesmo renunciar ao equipamento afeta a medição. Uma vez que a resistência de 1 milhão, milhões de ohms pode ser alcançada usando uma câmara e um cabeamento de alguns centímetros de diâmetro, eu estimaria que a resistência entre vocês seja substancialmente maior.

Comentários

• Uau !! É ‘ incrível o tipo de resposta detalhada e de qualidade que se pode obter se não ‘ tentar ocultar informações! Obrigado, usuário. Eu tinha esquecido muitos detalhes porque já se passaram mais de 35 anos desde que trabalho com essas coisas.

Eu costumava fazer manutenção periódica em um sistema detector de partículas de baixo nível de energia

Bem, a carga nessas partículas pode ser a carga em um elétron (1.60217662 × 10 ^-19 coulombs) e se houvesse 1000 elétrons sendo coletados a cada segundo, a corrente será 1,60217662 × 10 ^-16 amps.

Agora, isso ainda é muito pequeno, então, se você tiver um amplificador de transimpedância especializado com um resistor de realimentação de 10 \ $ ^ {12} \ $ ohms, você geraria uma voltagem nível de sinal de 1,60217662 × 10 ^-4 volts ou cerca de 0,16 mV. Isso é detectável como um sinal.

A tabela abaixo dá uma idéia sobre o valor do resistor necessário para produzir 1 volt para a corrente fornecida: –

Nota, 1 pA é aproximadamente 62 milhões de elétrons por segundo.

Estou pensando em uma espectrometria de massa de gás muito sensível aqui e no circuito coletor de feixe de íons, mas talvez sua máquina tenha algo a ver com a contagem de fótons?

Comentários

• Eu ‘ estou supondo que esses resistores exóticos estariam disponíveis apenas em tolerâncias restritas como +/- 0,001% ou algo assim e custariam uma fortuna. era envasado em um material parecido com baquelite, então talvez o corte a laser não estivesse ‘ disponível na época.
• uh, bem, você ‘ bem-vindo, Andy 🙂 confused Didn ‘ não esperava gratidão explícita por edição sem conteúdo dirigida ! Tenha um ótimo dia!
• Obrigado por responder. Desculpe ser vago, mas eu não ‘ não sei o quanto posso dizer
• Acabei de ler sobre amplificadores de transimpedância na Wikipedia. Diz que geralmente foram implementados usando amplificadores operacionais. Nosso equipamento em geral usava um bom número deles, então provavelmente era o que estava sendo usado aqui.
• Por falar nisso, eu faço espectrometria de massa de gás nobre como meu trabalho diário e o detector Faraday Cup que usamos em um instrumento tem um resistor de 10 ^ 10 Ohm para seu amplificador de transimpedância. Um detector semelhante em outro instrumento semelhante que requer sensibilidade mais alta tem um resistor de 10 ^ 13 Ohm.

É um resistor 1T \ $ \ Omega \ $, que está perto do limite superior do que é normalmente útil, mesmo em cantos estranhos da eletrônica. Você pode comprar dois 500G resistores da prateleira da Digikey e os colocaram em série. Outros fabricantes oferecem resistores 1T \ $ \ Omega \ $, talvez até maiores. O Ohmcraft uma vez ofereceu resistores impressos de valor ridiculamente alto, mas eles parecem ter diminuído para mais valores razoáveis.

Um amplificador operacional de Ib realmente baixo pode ter uma corrente de polarização de entrada garantida como < 25fA, portanto, um resistor 1T \ $ \ Omega \ $ para o terra cairia menos de 25mV, o que não é tão ruim.

Claro que tudo tem que estar “na medida” para obter esse nível de vazamento, não é apenas uma questão de juntar tudo no um PCB barato. (Foto da Keysight).

Lembre-se de que mesmo a 1fA (1mV em 1T) ainda são alguns elétrons por segundo – mais de 6.000 dos pequeninos. Também haverá muito ruído Johnson-Nyquist em um resistor de valor alto, vários mV à temperatura ambiente em uma largura de banda de 1kHz. O instrumento Keysight mostrado acima é reivindicado para resolver 0,01fA ou cerca de 60 elétrons por segundo (embora a especificação da corrente de polarização não seja espetacular).

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• O sistema de detecção definitivamente não era barato! Nem havia PCBs disponíveis. 🗿 Obrigado pela informação.
• Para salvar uma pesquisa: Keysight B2987A . Preço inicial: $ 11.241.

As outras respostas explicaram o uso do resistor no circuito, mas esta parte ainda está sem resposta:

Quero dizer, não há menos resistência entre você e eu agora?

Suponhamos que estejamos a 1 metro de distância (em vez de a meio caminho à volta do globo) um do outro. Existem dois caminhos para a corrente entre nós:

1. Pelo ar . A resistência do ar para um volume de 2×0,5×1 metros é de aproximadamente 10 ¹⁶ ohms.
2. Através da superfície do piso, que podemos assumir é relativamente semelhante a Superfície do PCB . É aqui que se faz a diferença: dependendo da limpeza da superfície, sua resistência para uma distância de 1 metro pode variar de 10 ⁹ ohms a 10 ¹⁷ ohms.

Portanto, a resistência de isolamento de mais de 10 ¹² ohms é certamente alcançável, mas não um dado. Ao trabalhar com esse dispositivo, você provavelmente deve evitar deixar suas impressões digitais em isoladores.

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• Não deixar impressões digitais é realmente importante, mas um antigo um colega me disse anos atrás, sem uma limpeza especial do resistor de alto valor, o ajuste de um circuito para medição de radiação não era possível.
• Eu sempre assumi que o principal motivo do resistor estar encapsulado naquele tijolo era especificamente para minimizar possíveis problemas com impressões digitais, umidade, poeira, olhares realmente maldosos, etc.

A resposta pode ser a produção de uma constante de tempo de vazamento longa.

Certamente houve muito interesse nesta pergunta e muitas respostas interessantes, mas nenhuma parece explicar por que uma resistência tão alta é necessária.

Nós pensamos na corrente DC como o fluxo constante de cargas por segundo [C / s] e, portanto, não tem espectro de frequência.

Mas e se a corrente medida são apenas pequenas transferências de carga que ocorrem sendo transferidas de um detector de capacitância muito baixa em intervalos de segundos, minutos ou horas.

Mesmo uma etapa em E-Field estático sem fluxo de corrente ou descargas aleatórias em espaço galáctico que pode ter intervalos muito longos. O campo E de fundo deve ser anulado enquanto o acúmulo de carga pode ocorrer em um longo intervalo para eventos.

Ou considere o projeto de monitoramento de campos E estáticos de alta tensão que agora são tensões microscópicas em junções de wafer de tamanho nano em uma linha de fabricação ou processamento de wafer para monitoramento em tempo real da prevenção de ESD em uma sala limpa com trilhas de silício capaz de descarregar a 100 uV por nanômetro. Qualquer mudança nos campos E subindo lentamente de qualquer partícula de poeira movendo-se no chão devido ao movimento de operadores usando botas de sola limpa pegajosa sobre as meias pode ser prejudicial, mesmo se usar correias sanitárias / dedos em pisos dissipadores.

Se você tem zero partículas de poeira, não pode haver acúmulo de carga e vice-versa neste ambiente.

Considere que os desafios de fabricação de wafer e pequenas descargas de campo E estático podem danificar um wafer por contaminação iônica e ESD descarga.

como com qualquer coisa que o lema dos engenheiros de teste seja …

Se não pode medir, você não pode controlá-lo.

Talvez você já entenda uma resposta de frequência muito baixa ou constante de tempo muito longa é necessária com uma taxa de descarga controlada com uma resistência muito grande.

Nem todo campo e ou fóton ou sensor de elétron ou pósitron tem 1pF e pode ser maior ou menor , pois existem muitas aplicações diferentes para tensão de carga estática ou detecção de campo E com mudanças de frequência muito baixas. Podemos apenas especular para que ESTE detector é usado.

Então, sugiro que essa resistência seja necessária para cortar E-Fields estáticos que são verdadeiramente estáticos e não variam no tempo, de modo que durante o intervalo de tempo maior que T = RC, em um ambiente benigno, ele pode decair a zero, enquanto eventos que ocorrem mais rápido do que essa constante de tempo longa podem ser acumulados como uma tensão de carga em um detector sub-pF muito pequeno.

Nós sabemos que o acoplamento de tensão de campos E da série à capacitância de derivação do sensor é transformado da mesma forma que um divisor de tensão resistivo, exceto como um divisor de tensão capacitivo. portanto, quanto menor for a capacitância do detector, melhor para atenuação baixa.

^{simular este circuito – Esquemático criado usando o CircuitLab}

“SCUSE ME, ENQUANTO EU SENTI O SKY

O Keithley B2987A é notável por poder medir resistências de até 10 PΩ \ $ (10 ^ {16} \ Ω) \ $

Aqui está o provável TIA circuito, mas o amplificador não seria um OpAmp compensado interno convencional com apenas 1 ~ 10MHz produto GBW. Para ter alto ganho para um < pulso de ~ 50MHz

Comentários

• Esta é uma aplicação interessante para resistência muito alta. Nada disso me parece familiar, mas eu não trabalhei no equipamento mencionado no OP desde meados para o final e-80s. (O equipamento foi provavelmente projetado no final dos anos 50 ou início dos 60.) Como estava detectando baixos níveis de energia, uma constante de tempo longa pode ter sido necessária. Você rejeita a ideia de 1 TΩ ser um resistor de feedback de um amplificador de transimpedância? Sinto que você está respondendo de maneira mais geral – para que esses resistores de alto valor podem ser usados?
• Tony, acabei de visitar sua página de perfil. Seu gráfico unicode compacto de caracteres EE copiáveis é ótimo! O engraçado é que, para o meu comentário, fiz uma pesquisa no Google para encontrar o caractere Ω. O seu teria sido muito mais fácil de encontrar. 😎
• Sim, pode ser usado para ganho, mas a parte interessante é que o grande retorno de R implica TIA de largura de banda muito baixa. Considerando que para detecção de campo E ou detecção de carga de pC, isso implica um corte muito baixo para HPF de banda larga que é mais útil. ele teria que estar livre de contaminação de fuga em todas as superfícies condutoras para conseguir isso e poderia potencialmente ter tensões muito altas em kV ou MV impondo um tamanho grande e também poderia ser usado para redução de escala de tensão HiV, mas normalmente os divisores de tampa são usado para divisores AC e R para DC. Portanto, ele poderia ser usado para HVDC, que era popular no final dos anos 60 ‘ s. © ®
• Este equipamento de detecção seria adequado para ” largura de banda muito baixa “. Enquanto todo o sistema estava ligado, este eqpt de detecção em particular foi mantido desligado. Somente quando o sistema caiu foi ligado. Vamos ‘ s chamá-lo de um ” medidor de diferença “. 🤖 A alta tensão não foi um problema. ⚡️
• Foi usado com um detector Tempest RF E-Field? para coletar pixels CRT do outro lado da rua.