一百万兆欧的电阻有什么用?

电器工程 电阻器
2022-01-03 10:56:51

我曾经对低功率粒子的探测器系统进行定期维护。它的电路包括一个百万兆欧电阻。它是用胶木制成的密封实心砖,大约 4"x2"x0.5"。我的意思是,现在你我之间的阻力不是更小了吗?那有什么用?

/edit 添加 2016.12.13

看来我一直在无意中玩了一个愚蠢的游戏,没有说这个设备是干什么用的。由于所有的技术手册都被标记为机密,我不愿意说出设备是什么。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中链接,访问我的网站并查看我的简历。这表明我是核潜艇上的反应堆操作员。这些信息,至少在一般情况下,极不可能仍然被分类,而我的职业生涯从未如此。所以,我决定直接说出来。

我说的是我潜艇上的低功率级中子探测器系统。它在反应堆关闭时处于活动状态。我们在启动期间将其关闭,并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(启动和关闭期间使用),以及一个在运行期间使用的高功率检测系统。

抱歉,如果这种信息缺乏让人们感到沮丧。这让我很沮丧,感觉就像我在谈论我应该说的事情。

4个回答

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。

欧姆反馈电阻的专业跨阻放大器,您将产生 1.60217662 × 10 -4伏或约 0.16 mV 的电压信号电平。这是可检测的信号。12

下表给出了在给定电流下产生 1 伏所需的电阻值:-

在此处输入图像描述

请注意,1 pA 约为每秒 6200 万个电子。

我正在考虑一个非常灵敏的气体质谱仪和离子束收集器电路,但也许你的机器与光子计数有关?

这是1TΩ即使在电子设备的奇怪角落,它也接近通常有用的电阻的上端。您可以从 Digikey 购买现成的两个500G电阻器并将它们串联起来。其他厂商确实提供1TΩ电阻,甚至更高。Ohmcraft 曾经提供过高价值的印刷电阻器,但它们似乎已经缩减到更合理的值。

一个非常低的 Ib 运算放大器可能具有保证小于 25fA 的输入偏置电流,因此 1TΩ对地电阻会下降小于 25mV,这还不错。

当然,一切都必须“恰到好处”才能达到那种水平的泄漏,这不仅仅是将所有东西放在便宜的 PCB 上的问题。(来自是德科技的照片)。

在此处输入图像描述

请记住,即使在 1fA(跨 1T 的 1mV)下,每秒仍然有相当多的电子 - 超过 6,000 个小家伙。在一个高阻值的电阻器中也会有很多约翰逊-奈奎斯特噪声,在室温下在 1kHz 带宽上为几个 mV。上面显示的 Keysight 仪器声称可以分辨0.01fA 或每秒约 60 个电子(尽管偏置电流规格并不引人注目)。

其他答案已经解释了电路中电阻器的使用,但这部分仍然没有答案:

我的意思是,现在你我之间的阻力不是少了吗?

假设我们彼此相距 1 米(而不是地球的一半)。我们之间的电流有两条路径:

  1. 透过空气2x0.5x1 米体积的空气阻力约为 10 16欧姆。
  2. 通过地板表面,我们可以假设它与PCB表面相对相似。这就是区别所在:取决于表面的清洁程度,其 1 米距离的电阻范围从 10 9欧姆到 10 17欧姆不等。

因此,超过 10 12欧姆的绝缘电阻当然是可以实现的,但不是给定的。在使用该设备时,您可能应该避免将指纹留在任何绝缘体上。

探测器的类型是源距中子探测器。用于此目的的最常用检测器是 BF3 比例计数器或 B-10 比例计数器。这些在大多数压水反应堆中用于堆外中子通量传感。这里没有任何分类。这是标准的中子探测仪器。探测器位于堆芯外部并测量从堆芯泄漏的热中子。这产生了一个非常快(数百微秒的响应时间)近似的核心功率水平。功率水平,我指的是核能水平。当铀裂变时,平均产生两个中子。通过测量中子的数量,您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期间使用源范围检测器。由于探测器结构的性质,它必须在高功率水平下关闭,否则它将被破坏。在更高的功率水平下,有太多的中子无法计算单个脉冲,因此使用了其他方法。

大阻值电阻的目的是检测电流并产生电压。它被包裹在胶木中的原因是因为它上面有一个高压电势。BF3 或 B10 室需要 1500-3000 Vdc 的偏置电压才能在比例区域内运行。通常偏置电压为 2500 Vdc。来自此类探测器的中子脉冲约为 0.1 皮科伦 (pC)。电流是每秒库仑。跨越 1 T 欧姆电阻的 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大于背景伽马辐射产生的脉冲,因此中子脉冲与背景伽马的区别在于脉冲高度。

测量 1 Tohm 非常困难,但这通常在这些探测器上完成。任何泄漏电流都会屏蔽中子信号并导致测量误差。为了测量一百万欧姆,高压电源会在检测器上产生一个偏置电压。浮动电流表与偏置电压串联,并进行高侧电流测量。电流稳定需要几个小时。在设备上四处走动甚至放弃您的手都会影响测量。由于使用一个腔室和几英寸直径的电缆可以实现 100 万、00 万欧姆的电阻,我估计你们之间的电阻要大得多。