图解DIY 1pA超微电流测试器

只看该作者 · 2012-4-1 10:35

楼主好！问个关于噪声的问题。
R6为什么要用1M这么大？R6跨接在J2输入端与运放的反向输入端之间，其有效噪声应该是电压噪声。1M电阻的电压噪声在1Hz带宽下为129nV，按100mV/pA折算，等效到输出端的噪声为1.29fA，在0.5Hz带宽下的噪声就是0.91fA。但在47楼您的测量结果仅是0.28fA。我的计算有问题吗？
是否改小1M可以降低噪声？如果R6取值按运放允许的最大输入电流计算，当最高输入电压310V，电流限制为10mA（LMC6062手册），则电阻为22K。这样取值是否恰当？

另外，您在58楼提到了宇宙射线，我认为这里有个误解。高能宇宙射线的波长非常短，比可见光的波长还短，所以一个高能粒子只会影响小于1微米的区域。除非运气特别好，否则让次生粒子每次都同时打中两个检测仪器是不可能的。

只看该作者 · 2012-4-1 16:12

回楼上，R6取1M比较大，是因为这样保护效果好，比如直接接220V，段时间都不会有问题。
1M电阻在1Hz下噪声电压0.13uV没有错，但这个电压是直接叠加到运放的等效输入电压上去的，而不能转换成噪声电流。如果转换的话，那岂不是电阻越小电流噪声越大了？
改小1M电阻对降低噪声没什么效果，因为根据噪声的直角三角形叠加原理，运放的噪声在0.5uV附近，再叠加个0.13uV其实没有什么变化的。实在要减少，可以取100k，不要再低了。

至于宇宙射线，其实绝大部分都被大气什么的阻挡掉了，能达到地面的都是次级射线的阵雨簇射（英文叫air shower），而阵雨的能量都比较小但范围很大。例如美国DICE的两个阵雨探测器，相距100米，使得对相同的阵雨有相关性。因此可以看出，同源阵雨的范围是很大的。另外，尽管离子很小，但检测的金属板可以比较大。

只看该作者 · 2012-4-1 16:40

顶个，学习下~！~！~

只看该作者 · 2012-4-1 16:58

只看该作者 · 2012-4-2 01:59

472# lymex

回楼主，忽然发现我前面真算错了。
0.13uV的电压噪声，按I/V转换灵敏度100mV/pA折算，应该是相当于1.3aA，而不是1.3fA。前面算错的值比实际大了1000倍。看来，系统电压噪声对电流测量的影响非常小，完全可以忽略不计。

对于宇宙射线，我还是怀疑次生粒子的密度是否能高到每次都打中您的两个检测电路。毕竟您的电路有效面积加起来也不过几平方厘米。除非把一个检测器换成大面积的，不然同时命中的概率太低了。

只看该作者 · 2012-4-2 12:04

回楼上，宇宙射线的问题，我也不确定，所以我在描述的时候标题是打个问号的，实际观察也没有看到有符合的地方。但是，对于宇宙射线的相对密度，有如下描述：
1、在验电器中每立方厘米内，每秒钟还会有大约十对离子不断产生。
http://www.ihep.cas.cn/kxcb/kpcg ... 101115_3011093.html

2、云室粒子径迹 http://www.ihep.cas.cn/kxcb/kpcg ... 101115_3011122.html