纳米测量中屏蔽罩的重要作用

电缆的不当使用会造成测量时间过长的问题。共轴电缆提供了一个传输信号的内导体和屏蔽。内导体和屏蔽之间存在着可供漏电流流过的旁路电阻和电容通路[1]（图4）。除了作为漏电流的通路之外，旁路的R和C还构成了一个RC电路，该电路将大大放慢弱电流或者高电阻测量的速度，而且要实现精确的读数一般需要等待5倍RC的时间常数。要测量极高的电阻——GW甚至更高——则需要数秒到数分钟才能让读数稳定到最终值的1%以内。

我们建议采样三轴电缆[2]和屏蔽罩措施，以消除漏电路径和稳定时间的问题。在图4的第二种构型中，电缆是由一个内导体、内屏蔽和外屏蔽构成的。通过用单增益放大器来驱动电缆的内屏蔽，可以几乎完全消除电缆电阻[3]（以及其他的漏电电阻）的负载效应。因为内部导体和内部屏蔽[4]间的电压差现在几乎为零，所有的测试电流现在都流过内导体并流向测量仪器的输入。流过内部屏蔽－地的漏电通路的漏电电流可能具有较大的量值，但该电流是由单增益放大器的低阻抗输出而非电流信号源来提供的。



图4：在内导体和共轴电缆之间的旁路电阻和电容通路将容许流过漏电流[5]。此外，旁路R和旁路C构成了一个RC电路，该电路会大大减慢低电流或者高电阻的测量速度。

根据定义，屏蔽在电路中应当是一个低阻抗的点，其电位应当与高阻抗输入端的电位近乎相等。在现代静电计[6]中，预放大器的输出端应该置于这个点上，可以用于减少电缆的漏电。一个进一步的好处是等效的电缆电容也相应降低了，从而大大提升了电路的响应速度，缩短了测量时间。