静电计制造技术

一种静电计，包括一个传感单元和一个控制单元，所述传感单元包括一个静电传感元件，所述静电传感元件为一单壁或少壁碳纳米管，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；所述控制单元与所述静电传感元件电连接，其电连接部位为两处，分别位于所述静电传感元件两个端点附近，所述控制单元用于测量所述静电传感元件电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。本发明专利技术提供的静电计测量时不需与待测物接触，且测量值不会随着时间而改变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种静电计，尤其涉及一种非接触式静电计。
技术介绍
静电计是一种测量带电体静电电位或静电电荷的仪器。可以根据是否直接与带电体相接触分为接触式静电计与非接触式静电计。其中非接触式静电测量主要运用静电感应原理，将测试探头靠近带电体，利用探头与被测带电体之间产生的畸变电场测试带电体的表面电位，实质上是对带电体表面电场的测试。与接触式测量相比，非接触式测量结果受仪表输入电容、输入电阻的影响较小，测量准确度可优于15％，但非接触式静电计的测试值会随着时间以指数规律衰减，不能用作固定接入的静电监测仪表。现有技术中，尚没有一种测试值不会随着时间改变的非接触式静电计。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种测量值不会随着时间改变的非接触式静电计。一种静电计，包括一个传感单元和一个控制单元，所述传感单元包括一个静电传感元件，所述静电传感元件为一单壁或少壁碳纳米管，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；所述控制单元与所述静电传感元件电连接，其电连接部位为两处，分别位于所述静电传感元件两个端点附近，所述控制单元用于测量所述静电传感元件电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。一种静电计，包括一个传感单元和一个控制单元，所述传感单元包括一个静电传感元件，所述静电传感元件为一单壁或少壁碳纳米管，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；所述控制单元与所述静电传感元件电连接，其电连接部位为四处，依次沿所述静电传感元件的长度方向设置，分别为C1、C2、C3、C4，其中C1与C4位于所述静电传感元件两个端点附近，所述控制单元利用四线法测量所述静电传感元件电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。与现有技术相比，本专利技术所提供的静电计测量值不会随着时间改变，可以用于固定接入的静电监测仪表。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的静电计结构示意图。图2为碳纳米管电子态密度分布曲线。图3为用扫描隧道谱(STS)实测的碳纳米管常温下电子态密度分布曲线。图4为本专利技术第二实施例提供的静电计结构示意图。图5为本专利技术第三实施例提供的静电计结构示意图。图6为本专利技术第四实施例提供的静电分布测量装置中传感单元结构示意图。图7为本专利技术第四实施例静电分布测量装置结构示意图。主要元件符号说明静电计100，200，300静电分布测量装置400传感单元10，20，30，40静电传感元件12电极14第一电极34A第二电极34B基体16，26控制单元50，60，70测量模块52，62，72输出模块54支撑金属杆56如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的静电计作进一步的详细说明。请参见图1，本专利技术第一实施例提供一种静电计100，包括：一个传感单元10和一个控制单元50。所述传感单元10包括一个静电传感元件12和两个电极14。所述两个电极14分别设置于该静电传感元件12的两端并与该静电传感元件12电连接。当带有静电的待测物靠近该静电传感元件12时，该静电传感元件12的电阻值产生变化。所述控制单元50包括一个测量模块52和一个输出模块54。所述测量模块52与所述电极14电连接，用于测量所述静电传感元件12的电阻变化值ΔR。所述输出模块54接收所述测量模块52发送的电阻变化值ΔR，将该电阻变化值ΔR转换成静电信息并输出。所述静电传感元件12可以为具有单晶结构的一维半导体纳米线状结构，其直径小于100纳米。当带有静电的待测物靠近上述静电传感元件12时，该静电传感元件12的电阻产生变化，从而可以提供一个电阻变化值ΔR。所谓一维半导体纳米线状结构指的是具有较大长径比的线状半导体结构，其直径在纳米级，并且具有宏观的长度使得长径比可以大于1000：1。该静电传感元件12可以为一根单壁或少壁碳纳米管，如直径小于5纳米的单壁或少壁碳纳米管。该静电传感元件12还可以是一条半导体性的石墨烯窄带，该半导体石墨烯窄带的宽度小于10纳米，厚度小于5纳米。该静电传感元件12还可以是一根硅纳米线，该硅纳米线的直径小于5纳米，具有半导体性。所述静电传感元件12为一维材料，当一个带静电的物体靠近该一维材料时，该带静电的物体产生的电场很容易影响到所述一维材料，导致该一维材料的费米面移动，电导率发生显著变化，从而使得该带静电的物体可以被一维材料感测到。所述一维材料对静电灵敏的响应是源于它的两个特点：一、一维材料对电场几乎无法构成屏蔽，可以被外界电场完全地调控，而对三维导体材料来说，外加电场会因为其表面的屏蔽而较难影响到其内部；二、由于量子限域效应，一维材料的电子态密度会出现很多奇点，当费米面在奇点附近移动时，电子态密度会发生剧烈变化，电子态密度的剧烈变化会导致一维材料电导率的显著变化。因此，可以通过静电来调制一维材料的费米面在奇点附近移动，使得一维材料的电导率发生显著变化，从而应用于带静电物体的感测。因此，为了实现感测静电的功能，所述一维材料的费米面距奇点的距离应该在一个特定的范围内。以手性指数为(10,4)的碳纳米管为例，如图2，可以看到该碳纳米管的态密度分布曲线具有很多奇点，在奇点处态密度取极大。奇点的分布是相对能量零点对称的，在未进行任何掺杂的理想状态下，费米能级落在0eV处。上述性质是所有一维材料共有的特征。如前面所提到的，使一维材料对静电有灵敏的响应须使“费米面在奇点附近移动”，即须使费米能级抬高或者降低至离0eV最近的奇点附近。参照图3，在实际情况下，由于热激发、表面吸附以及与周围环境的相互作用，一维材料的奇点会被展宽成一个半高宽为L的峰，而且往往峰之间会交叠以至于峰位被埋没，但离0eV最近的奇点峰上升沿总是存在的。为了使一维材料对静电具有灵敏的响应，需要将费米面固定在距离奇点小于L/2处。在实际应用中，通过自然掺杂、人工掺杂等使一维材料费米面距离态密度奇点的距离在30～100meV内即可实现对静电具有灵敏的响应。自然制备的碳纳米管样品暴露在空气中，由于吸附氧会形成p型掺杂，费米面距离态密度奇点的距离落在30～100meV内，优选地在60～100meV内，从而自然制备的碳纳米管对静电有灵敏的响应。石墨烯窄带、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电计，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：所述传感单元包括一个静电传感元件，所述静电传感元件为一单壁或少壁碳纳米管，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；所述控制单元与所述静电传感元件电连接，其电连接部位为两处，分别位于所述静电传感元件两个端点附近，所述控制单元用于测量所述静电传感元件电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。

【技术特征摘要】
1.一种静电计，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：
所述传感单元包括一个静电传感元件，所述静电传感元件为一单壁或少
壁碳纳米管，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件时，该静电传感元件
的电阻值产生变化；
所述控制单元与所述静电传感元件电连接，其电连接部位为两处，分别
位于所述静电传感元件两个端点附近，所述控制单元用于测量所述静电传感
元件电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。
2.一种静电计，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：
所述传感单元包括一个静电传感元件，所述静电传感元件为一单壁或少
壁碳纳米管，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件时，该静电传感元件
的电阻值产生变化；
所述控制单元与所述静电传感元件电连接，其电连接部位为四处，依次
沿所述静电传感元件的长度方向设置，分别为C1、C2、C3、C4，其中C1
与C4位于所述静电传感元件两个端点附近，所述控制单元利用四线法测量
所述静电传感元件电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信
息输出。
3.如权利要求1或2所述的静电计，其特征在于，所述控制单元包括一个测量
模块和一个输出模块，所述测量模块与所述静电传感元件电连接，用于测量
所述静电传感元件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新河，李东琦，王江涛，武文赟，何宇俊，柳鹏，赵清宇，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11