- الكميات المقيسة
- المقاومة السطحية والمقاومية والتوصيلية والمقاومة العادية، تُعرض معًا
- هندسة المسابر
- أربعة مسابر مصطفّة، بتباعد 1 mm أو 2 mm أو 4 mm بحسب الرأس المركَّب
- مدى المقاومة
- من 100 µΩ إلى 100 kΩ في الطراز المدمج؛ ومن 1 µΩ إلى 100 MΩ في الأوسع
- دقة المقاومة السطحية
- 3% في ثلاثة طرازات؛ و4% في طراز المقاومة المنخفضة؛ و5% فوق 2 MΩ
- دقة المقاومة
- 0,05% في وسط المدى؛ و0,2% عند أسفله؛ وحتى 0,5% عند أعلاه
- تيار الاختبار
- ≤10 mA أو ≤100 mA أو ≤500 mA بحسب الطراز
- تصحيح السماكة
- سماكة العيّنة تُدخَل مرة واحدة، فتُحسب المقاومية دون جدول بحث
- وضع القياس المزدوج
- مركَّب في ثلاثة طرازات، لتصحيح انحراف المسابر وتأثيرات الحواف
- الواجهات
- HANDLER وRS232 وRS485 وUSB host وUSB device
صفيحة الغشاء الناقل لا يهمّ فيها طول ولا عرض. الذي يهمّ فيها مقاومة لكل مربّع، وهي الرقم الذي يضبطه خطّ طلاء أو مصنع رقائق أو عملية كهروضوئية. وقياسها يحتاج أربع نقاط على السطح لا مشبكَين على الطرفين.
نظرة عامة على المنتج
هذه أجهزة منضدة للمقاومة السطحية والمقاومية والتوصيلية، مع وضع مقاومة عادية للأجزاء الكتلية. وكل واحد منها يدفع تيارًا عبر المسبرتين الخارجيتين في رأس من أربع مسابر مصطفّة ويقرأ الجهد على الداخليتين.
وأربعة طرازات تغطّي المدى. فالمدمج يقرأ من 100 µΩ إلى 100 kΩ على شاشة 4,3 بوصة. والثلاثة الأكبر تعمل من 10 µΩ إلى 1 MΩ، ومن 1 µΩ إلى 20 kΩ، ومن 1 µΩ إلى 100 MΩ، بشاشات 7 بوصة ووضع قياس مزدوج يصحّح انحراف المسابر وتأثيرات الحواف. ودقة المقاومة السطحية تُذكر منفصلة عن دقة المقاومة، عند 3% أو 4%، لأنها تتوقّف على الهندسة كما تتوقّف على الإلكترونيات.
والأربعة تأخذ رؤوس المسابر نفسها والحامل نفسه، وتقيس الحرارة إلى جانب النتيجة الكهربائية، وتحمل HANDLER وRS232 وRS485 وUSB host قياسيًا.
آلية عمل الجهاز رباعي النقاط
تُضغط أربع مسابر على السطح في خطّ بتباعد متساوٍ. والمسبرتان الخارجيتان تحملان تيارًا معلومًا؛ والداخليتان تقيسان الجهد الذي يحدثه ذلك التيار بينهما. ولأن مسابر الجهد تسحب تيارًا ضئيلًا، لا تدخل مقاومة التلامس تحت الطرفين في القراءة، ولا تدخل مقاومة المسابر كذلك.
وفي طبقة رقيقة أمام تباعد المسابر، تتناسب المقاومة السطحية مع الجهد المقيس مقسومًا على التيار، بثابت تحدّده الهندسة. ويطبّق الجهاز ذلك الثابت، فتقرأ الشاشة بأوم لكل مربّع. وحين لا تكون الطبقة رقيقة أمام التباعد، أو تكون العيّنة صغيرة، يسري معامل تصحيح، وهنا يظهر فضل وضع القياس المزدوج وتباعد المسابر الصحيح.
والمقاومية تتبع المقاومة السطحية مضروبة في السماكة. وتُدخَل السماكة قبل التشغيل، ولهذا يستطيع الجهاز عرض المقاومية مباشرة بدل أن يطلب من المشغّل أن يضرب بعد القياس. والتوصيلية مقلوبها، تُعرض بسيمنز لكل وحدة طول.
كيف تختار الجهاز رباعي النقاط المناسب
ابدأ بنافذة المقاومة السطحية. فالزجاج المطلي والأغشية المعدنية الرقيقة تقع في الأوم المنخفض لكل مربّع وتناسب طراز المقاومة المنخفضة؛ وطبقات أشباه الموصلات والأغشية الخفيفة التشويب تقع أعلى وتحتاج الطراز الواسع؛ والمختبر الذي يرى الاثنين يحتاج الواسع وعليه أن يقبل دقته الأخشن عند الطرفين.
ثم المادة، لأنها تحدّد رأس المسابر. فكربيد التنجستن بتباعد 1 mm للرقائق الصلبة، ونحاس البريليوم بتباعد 2 mm للمعادن والألواح الكهروضوئية، و4 mm للعيّنات الأكبر، وطرف مطاطي ناقل للأغشية التي تخترقها الإبرة. والرأس لا الجهاز هو ما يحسم هل تصمد العيّنة للقياس.
ثم مقاس العيّنة أمام تباعد المسابر. فالعيّنة الصغيرة أمام التباعد تحتاج تصحيحًا، والطرازات ذات الوضع المزدوج تعالجها أفضل. ولوح 200 mm لا يحتاج ذلك.
ثم مدى السماكة. فقراءة المقاومية لا تكون أفضل من السماكة المُدخلة، وعيّنة تتفاوت سماكتها على مساحتها تعطي مقاومية تتفاوت لسبب لا يراه الجهاز.
وأخيرًا الخرج. فالمختبر يحتاج الشاشة وسجل USB؛ وخطّ الطلاء يحتاج المناولة أو الوصلة التسلسلية ومقارنًا بحدود لكل منتج.
حدود القياس واعتبارات الاختيار
يفترض القياس طبقة متجانسة. فالطلاء ذو قشرة مقاومة فوق قاعدة ناقلة، أو الرقاقة ذات مقطع الغرس، ليسا صفيحة واحدة، والقراءة الرباعية متوسط لما تقيسه مسارات التيار مرجَّحًا نحو السطح.
وضغط المسابر مهم. فالقليل يجعل التلامس غير مستقرّ؛ والكثير يخترق غشاءً رخوًا أو يشقّ رقاقة رقيقة. والمادة لا تعطي رقم ضغط، والضغط الصحيح يتوقّف على الطرف والعيّنة، فيجب تثبيته على المادة نفسها.
والقراءة على السطح، تحت المسابر. فالعيّنة التي نُوولت أو نُظّفت أو طُليت للتوّ قد تكون ما زالت تتغيّر؛ وقراءة الحرارة والرطوبة موجودة لجعل ذلك مرئيًا، والتعويض الحراري لا يصحّح إلا رقمًا لا الانحراف.
وتأثيرات الحواف أكبر مصدر للخطأ في العيّنات الصغيرة. فانتشار التيار قرب الحافة يخفض المقاومة السطحية الظاهرة، والتصحيح يعتمد على المسافة من المسبر إلى الحافة. وحامل يضع المسابر على مسافة قابلة للتكرار من الحافة أنفع من جهاز أفضل.
وأخيرًا هذا ليس جهاز رسم خرائط. فهو يقيس حيث تُوضع المسابر؛ والرقاقة أو اللوح لهما توزيع، ووصف ذلك التوزيع يحتاج منضدة تحرّك العيّنة بين قراءة وأخرى.
كل قيمة أدناه مأخوذة من وثائق المصدر. وأي معامل غير مذكور في المواد المتوفرة نعلمه بعبارة "معلومات مطلوبة" بدل أن نقدره.