Eu fazia manutenção periódica em um sistema de detecção de partículas com baixo nível de energia. Seu circuito incluía um resistor de um milhão de megaohm . Estava em um tijolo sólido selado feito talvez de baquelite , cerca de 10 cm x 15 cm. Quero dizer, não há menos resistência entre você e eu agora? Como isso foi útil?

/ edit add 2016.12.13

Parece que eu tenho jogado involuntariamente sem querer, sem dizer para que serve esse equipamento. Como todos os manuais técnicos foram classificados como classificados, fiquei desconfortável ao declarar qual era o equipamento. Esses manuais têm agora mais de 55 anos. Além disso, qualquer um poderia ter vinculado meu perfil, acessado meu site e visto meu currículo. Isso mostraria que eu era um operador de reator em um submarino nuclear. A informação, pelo menos em geral, é extremamente improvável ainda ser classificada, e minha carreira nunca foi. Então, eu decidi apenas dizer.

Estou falando do sistema detector de nêutrons de baixo nível de potência no meu submarino. Estava ativo enquanto o reator estava desligado. Desativamos isso durante a inicialização e voltamos ao final do desligamento. Também tínhamos sistemas de detecção de faixa intermediária separados (usados durante partidas e paradas) e um sistema de detecção de alta potência usado durante a operação.

Desculpe se essa falta de informação foi frustrante para as pessoas. Foi frustrante para mim, sentir como se estivesse falando sobre coisas que deveria dizer.

O tipo de detector era um detector de nêutrons na faixa da fonte. Os detectores mais comuns usados ​​para esse fim são um contador proporcional BF3 ou um contador proporcional B-10. Estes 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 os nêutrons térmicos vazando para fora do núcleo. Isso produz uma aproximação muito rápida (centenas de tempo de resposta em milcosegundos) do nível de potência do núcleo. Por nível de potência, estou me referindo ao nível de energia nuclear. Quando as emissões de urânio são produzidos, em média, dois nêutrons. Medindo o número de nêutrons, você pode determinar se as reações nucleares estão aumentando ou diminuindo e inferir a taxa de fissão.

Os detectores de faixa de 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 altos de energia ou será destruído. Em níveis de potência mais altos, há muitos nêutrons para contar pulsos individuais e outros métodos são usados.

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

É muito difícil medir 1 Tohm, mas isso geralmente é feito nesses detectores. Qualquer corrente de fuga pode mascarar os sinais de nêutrons e contribuir com erros na medição. Para medir um milhão e um 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 é feita uma medição de corrente lateral alta. Demora várias horas para a corrente estabilizar. Andar ou mesmo renunciar a mão sobre o equipamento afeta a medição. Como a resistência de 1 milhão e milhão de ohms pode ser alcançada usando uma câmara e cabos de algumas polegadas de diâmetro, eu estimaria que a resistência entre vocês seria substancialmente maior.

Eu fazia manutenção periódica em um sistema de detecção de partículas com 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 de 1,60217662 × 10 ^-16 amperes.

$^{12}$

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

Observe que 1 pA é de 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?

$\Omega$$\Omega$

$\Omega$

É claro que tudo tem que ser "justo" para obter esse nível de vazamento, não é apenas uma questão de colocar tudo em um PCB barato. (Foto da Keysight).

Lembre-se de que mesmo em 1fA (1mV em 1T) ainda há alguns elétrons por segundo - mais de 6.000 dos pequenos. Também haverá muito ruído Johnson-Nyquist em um resistor com esse valor alto, vários mV à temperatura ambiente em uma largura de banda de 1kHz. Alega-se que o instrumento Keysight mostrado acima resolve 0,01fA ou cerca de 60 elétrons por segundo (embora a especificação da corrente de polarização não seja espetacular).

As outras respostas explicaram o uso do resistor no circuito, mas esta parte ainda não foi respondida:

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

Vamos supor que estamos a um metro de distância (em vez da metade do globo) um do outro. Existem dois caminhos para a corrente entre nós:

1. Pelo ar . A resistência do ar para um volume de 2x0,5x1 metros é de aproximadamente 10 ¹⁶ ohms.
2. Através da superfície do piso, o que podemos assumir é relativamente semelhante à superfície do PCB . É aqui que a diferença é feita: dependendo de quão limpa é a superfície, sua resistência a uma distância de 1 metro pode variar de 10 ⁹ ohms a 10 ¹⁷ ohms.

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

A resposta poderia ser produzir uma constante de tempo de vazamento longa.

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

Pensamos na corrente contínua como o fluxo constante de cargas por segundo [C / s] e, portanto, não possui espectro de frequências.

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

Mesmo um passo no campo E estático, sem fluxo de descargas de corrente ou aleatórias no espaço galáctico, que pode ter intervalos muito longos. O campo E em segundo plano deve ser anulado, enquanto a acumulação de carga pode ocorrer por um longo intervalo para eventos.

Ou considere o projeto de monitorar campos E estáticos de alta tensão que agora são voltagens microscópicas em junções de nano tamanho de wafer em uma linha de fabricação ou processamento de wafer para monitoramento em tempo real da prevenção de ESD em uma sala limpa com faixas de silicone capazes de descarregar a 100 uV por nanômetro. Qualquer alteração nos campos E subindo lentamente de quaisquer partículas de poeira que se movem no chão devido ao movimento de operadores que usam botas de solas pegajosas em salas limpas por cima das meias pode ser prejudicial, mesmo que o uso de correias nos pés do chão seja dissipado.

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

Considere que os desafios da fabricação de bolachas e pequenas descargas estáticas de campo E podem danificar uma bolacha devido à contaminação iônica e descarga ESD.

como em qualquer coisa, o lema dos engenheiros de teste é ...

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

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

Nem todo sensor de campo eletrônico, fóton, elétron ou pósitron é de 1pF e pode ser maior ou menor, pois existem muitas aplicações diferentes para tensão de carga estática ou detecção de campo E com alterações de frequência muito baixas. Só podemos especular para que serve este detector.

Portanto, sugiro que essa resistência seja necessária para cortar os campos E estáticos perdidos que são realmente estáticos e que não variam de tempo, para que, durante um intervalo de tempo mais longo que T = RC, em um ambiente benigno, ele possa decair para zero enquanto ocorrem eventos. mais rápido que esse período constante pode ser acumulado como tensão de carga em um detector sub-pF muito pequeno.

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

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Desculpe-me, enquanto sinto o céu

$(10^{16} \ Ω)$

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