Leitfähigkeitsmessung mit Hindernissen

Hallo Leute,

ich habe folgendes Problem: eine sehr sehr hochohmige Oberflächenbeschichtung soll auf ihre Leitfähigkeit getestet werden. Bekannt ist, daß zumindest theoretisch eine Leitfähigkeit vorhanden sein sollte, bisher konnte diese aber noch nicht festgestellt werden (Zweipunktmessungen mit einem RLC 200 von Grundig).
Da die zu messende Beschichtung allerdings nur wenige Nanometer (!) dick ist, vermuten wir, daß es aufgrund dieser geringen Abmessungen Probleme besonderer Natur zu beachten sind (Tunnelung, Halbleiter-Effekte usw.)

Ich bin kein Fachmann, deshalb bitte alles schreiben! Bin für jeden Einfall dankbar!

viele Grüße,
Steffen

Hallo Steffen!

Bei Messungen wie der von Dir beabsichtigten gibts regelmäßig ein Kontaktproblem. Mit einfachen Meßspitzen auf der Schicht geringer Leitfähigkeit wird das nichts.
Für die Messung der Leitfähigkeit braucht man eine geeignete Kontaktierungsmethode, die für reproduzierbare Meßwerte stets unverändert beibehalten werden muß. Üblich sind flächige Metallelektroden, die mit einem mit NaCl-Lösung getränkten Tuch überzogen zur Kontaktierung dienen. Zur Meßvorschrift gehören Fläche und Anpreßdruck bzw. Gewicht der Elektroden sowie deren Anordnung auf dem Probanden.

Gruß
Wolfgang

ich tippe mal auf tunnelung da eigentlich kein Halbleitereffekt auftreten dürfte

Hallo,

wie Wolfgang schon geschrieben hat, ist die Kontaktierung
das Problem. Mit Meßspitzen wird das nix.

Für eine einfache Messung kannst Du Du 2 nasse Lappen als
Elektroden verwenden und dann mit einem Isolationsmesser
(z.B. bei 500 oder 1000V) den Flächenwidertand messen.
Gruß Uwi

ich habe folgendes Problem: eine sehr sehr hochohmige
Oberflächenbeschichtung soll auf ihre Leitfähigkeit getestet
werden. Bekannt ist, daß zumindest theoretisch eine
Leitfähigkeit vorhanden sein sollte, bisher konnte diese aber
noch nicht festgestellt werden (Zweipunktmessungen mit einem
RLC 200 von Grundig).
Da die zu messende Beschichtung allerdings nur wenige
Nanometer (!) dick ist, vermuten wir, daß es aufgrund dieser
geringen Abmessungen Probleme besonderer Natur zu beachten
sind (Tunnelung, Halbleiter-Effekte usw.)

Ich bin kein Fachmann, deshalb bitte alles schreiben! Bin für
jeden Einfall dankbar!

viele Grüße,
Steffen

Hallo Steffen,

um welche Art der Beschichtung handelt es sich, was ist der Hintergrund?

Es gibt noch eine andere Methode, die ich da vielleicht versuchen würde: Man gibt Ladungen auf eine Seite auf und testet dann, wie sich der Ladungstransport verhält. Bis auf die andere Seite der Schicht muss sich die Ladung innerhalb einer gewissen Zeit (die als Maß für die Leitfähigkeit gilt) verteilt haben, wenn es sich um eine leitfähige Schicht handelt. Wie die gesamte Anordnung bei Dir aussieht, kann ich nicht sagen, deshalb kann ich auch nicht detaillierter werden.

Gruß

Dieter

ich tippe mal auf tunnelung da eigentlich kein
Halbleitereffekt auftreten dürfte

Warum dürfte hier kein Halbleitereffekt auftreten?
viele Grüße,
Steffen

Hallo Wolfgang!

Danke für die ausführliche Antwort!
Hab aber noch ein paar Fragen:

Bei Messungen wie der von Dir beabsichtigten gibts regelmäßig
ein Kontaktproblem. Mit einfachen Meßspitzen auf der Schicht
geringer Leitfähigkeit wird das nichts.

Gibt es da evt. eine genauere Erklärung, beruht das nur auf der geringen bzw. nicht vorhandenen Kontaktfläche zwischen Probe und Spitze?

Für die Messung der Leitfähigkeit braucht man eine geeignete
Kontaktierungsmethode, die für reproduzierbare Meßwerte stets
unverändert beibehalten werden muß. Üblich sind flächige
Metallelektroden, die mit einem mit NaCl-Lösung getränkten
Tuch überzogen zur Kontaktierung dienen.

In welchen Größenordnungen gibt es diese Metallelektroden? Wo könnte man genauere Angaben zu der von Dir erwähnten Meßvorschrift finden?

viele Grüße,
Steffen

Hallo Uwi!

Danke, das hilft mit weiter, aber:

Für eine einfache Messung kannst Du Du 2 nasse Lappen als
Elektroden verwenden und dann mit einem Isolationsmesser
(z.B. bei 500 oder 1000V) den Flächenwidertand messen.

Warum funktioniert das dann aber nicht bei dem Einsatz von Wasser als Kontaktvermittler? Dadurch, oder z. Bsp. durch Kontaktierung mit Leitsilber sollte das Kontaktproblem doch umgehbar sein? Gleiche Frage auch auf vorausgegangene Antwort.

viele Grüße,
Steffen

siehe spotlight
schade, dass du nicht auf dein doppelposting dort verweist.
ich habe dir dort ausführlich geschrieben.

Hallo Steffen!

beruht das nur auf
der geringen bzw. nicht :vorhandenen Kontaktfläche :zwischen Probe und Spitze?

Es handelt sich um unterschiedliche Leitungsmechanismen im metallischen Leiter der Meßspitzen, in der wäßrigen NaCL-Lösung und der zu vermessenden Schicht. Dabei lasse ich es bewenden, denn ich will nicht ins Schwafeln kommen und zum Nachlesen im Küpfmüller, Theoretische Elektrotechnik, dort Kapitel Leitungsmechanismen, hab ich im Moment keine Lust.

Üblich sind flächige
Metallelektroden, die mit :einem mit NaCl-Lösung :getränkten Tuch überzogen zur :Kontaktierung dienen.

In welchen Größenordnungen :gibt es diese :Metallelektroden? Wo
könnte man genauere Angaben :zu der von Dir erwähnten
Meßvorschrift finden?

Ach Du liebe Zeit, Du willst es ganz genau wissen … darüber gibts sogar ein oder mehrere Normen, die u. a. in folgenden Bereichen Anwendung finden: EEG-Ableitungen mit Kontaktelektroden (im Gegensatz zu Nadelelektroden, die in/unter die Kopfhaut gepiekst werden). Die dabei verwendeten Elektroden haben nur wenige mm Durchmesser und erhalten für die Messung einen mit Kochsalzlösung getränkten Stoffüberzug. Für leitfähige Fußbodenbeläge, Schichten leitfähiger Arbeitsplatten und leitfähige Lagerkästen gibts ganz sicher eine Norm als Meßvorschrift. Nach meiner vagen Erinnerung werden zylindrische Elektroden mit 50 … 100 mm Durchmesser verwendet. Zwischen Elektrode und Proband wieder ein mit Kochsalzlösung getränktes Tuch. Es ist so ewig lange her, daß ich damit mal in Berührung kam. Du müßtest in VDI/VDE-Normübersichten nach Schrifttum Ausschau halten.

Aber vermutlich ist das alles brotlose Kunst, weil sich Normen und Meßvorschriften für andere Anwendungsgebiete auf Deinen speziellen Fall nicht anwenden lassen. Dann machst Du eben Deine eigene Meßvorschrift. So mache ich das übrigens schon mein Berufsleben lang bei irgendwelchen exotischen Sachen und - oh Wunder - kein Mensch stört sich daran. Im Gegenteil: Andere Leute (Wettbewerb inbegriffen) kupfern dankbar ab :smile:. Für Deinen Fall liefert schon die Einheit der Leitfähigkeit die halbe Meßvorschrift: S * m /mm², mit S als Leitwert, Dicke der Schicht in Metern m und Fläche der Elektroden-Kontaktfläche in mm². Für reproduzierbare Meßergebnisse definierst Du eine Elektrode aus irgendeinem NaCl-resistenten Stahl und schreibst den Durchmesser vor, z. B. 50 +/-0,1 mm (der Stahlklotz bekommt an geeigneter Stelle eine 4mm- Bohrung zur Aufnahme einer Meßstrippe mit Bananenstecker). Außerdem schreibst Du vor, wie die beiden Meßzylinder z. B. beiderseits der zu vermessenden Folie angeordnet werden müssen. Die Meßfläche der Zylinder arbeitest Du gleich in die Formel für die Leitfähigkeit ein und das Gewicht/Anpressdruck der Zylinder sowie die Konzentration der Salzlösung (für die Lappen zwischen Proband und Zylinder) geben die Meßbedingungen ab. Fertig. Es dauert gar nicht lange, bis Du Deine Meßvorschrift in allen möglichen Spezifikationen und Aufsätzen wiederfindest.

Kleine Anekdote dazu: Wie erwähnt, praktiziere ich die „selbstgestrickten“ Vorschriften für Exotisches seit langer Zeit selbst (natürlich nur, wenn es nichts Brauchbares als Stand der Technik gibt). Vor ungefähr 20 Jahren gab es noch keine Vorschriften für die max. zulässige Leistungsdichte auf Lichtwellenleitern in Ex-Bereichen. Wenn man für sein Tun mit seiner ganzen Existenz haftet, macht man sich Gedanken über das Thema, bevor jemandem eine Fabrikanlage um die Ohren fliegt. Damals stand noch in der Fachliteratur, daß Lichtwellenleiter in Ex-Bereichen völlig ungefährlich seien. Ist natürlich Blödsinn. Zusammen mit einer Diplomandin stellte ich Überlegungen zum Thema an und machte eine Reihe überaus primitiver Versuche. Kurz und gut, am Ende standen vertretbar erscheinende einkoppelbare Leistungen in verschiedene LWL-Typen. Das Ganze wurde als Fachaufsatz veröffentlicht. Wohl alle Größen der Branche forderten noch jahrelang Kopien dieses Aufsatzes an, weil sich alle möglichen Leute auf diese Veröffentlichung bezogen. Ein paar Jahre später tauchten auf das µW genau exakt meine/unsere Werte als von der BG akzeptierte zulässige Grenzwerte auf und wurden damit zum Stand der Technik und für die Rechtsprechung bindend! Bis dahin kann ich die Geschichte erzählen. Aber ich verschweige lieber, welche naiven Vorstellungen und Gedanken zu den Grenzwerten führten.

Gruß
Wolfgang

schade, dass du nicht auf dein doppelposting dort verweist.
ich habe dir dort ausführlich geschrieben.

Hab Dir auch ausführlich geantwortet :wink:
Danke Ulf!

Die Sache mit den Doppelpostings ist zweischneidig: sobald man hier bei www einen Beitrag als Doppelposting ausweist, läuft man Gefahr daß dieser Beitrag gekickt wird. Hab’s probiert, glaub mir. Hab keine Lust, mich hier vor irgendwelchen übereifrigen Moderatoren zu rechtfertigen.

viele Grüße,
Steffen

oh - das wusste ich nicht
doppelposting ist doch nichts schlechtes oder unsinniges. Dass das gekickt wird, finde ich daher (MOD bitte z.K. nehmen!!)falsch.
Das Draufhinweisen ist doch nur, dass jemand die gesamte Ausgangssituation kennen kann (und nicht nochmal das gleiche wie ein anderer schreibt). Nochmal an MODeration: es ist wichtig, verschiedene Foren abzufragen, weil verschiedene Gemeinden dahinter stecken, man also mehr Lösungs-Chancen hat!

Hallo,

Für eine einfache Messung kannst Du Du 2 nasse Lappen als
Elektroden verwenden und dann mit einem Isolationsmesser
(z.B. bei 500 oder 1000V) den Flächenwidertand messen.

Warum funktioniert das dann aber nicht bei dem Einsatz von
Wasser als Kontaktvermittler? Dadurch, oder z. Bsp. durch
Kontaktierung mit Leitsilber sollte das Kontaktproblem doch
umgehbar sein? Gleiche Frage auch auf vorausgegangene
Antwort.

Wasser funktioniert, wer behauptet das Gegenteil?
Bei mir funktioniert es, wenn ich z.B. die Leitfähigkeit
von Fußböden oder Tischen/Stühlen prüfe.
Bei einem nassen Lappen sind hauptsächlich die Ionen im
Wasser die Ladungsträger. Wasser geht auch, solange es kein
destilliertes Wasser ist, aber so eine Wasserlache läuft
breit und hat überhaupt keine def. Form.
Wolfgangs Vorschlag mit Edelstahlelektroden + nasses Textil
drunter geht ja in die gleiche Richtung.

Ein Beschichtung mit leitfähigem Lack bringt aber wieder
nur die gleichen Kontaktierungsprobleme -> nasse Elektode

Um was es bei Dir im speziellen geht, weiß ich nicht,
Deshalb werde ich hier nicht weiter darüber philosophieren.

Als Hinweis zur Norm könnte ich Dir nur einen Hinweis geben.
-> Vermeidung von ESD in der Elektronikindustrie !
Da gibt es bestimmt auch Normen, in denen die Messung der
Leitfähigkeit von Böden, Möbeln, Verpackungsmat. usw
festgelegt ist.
Gruß Uwi

Hallo Wolfgang!
Danke für die geballte Kompetenz! So in der Art wünscht man sich ein Posting! Ich möchte mich bei Dir auch noch im Namen der Kollegin, die das Thema bei uns bearbeitet, ganz herzlich bedanken!
viele Grüße,
Steffen

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Ja, so ähnlich habe ich auch argumentiert - leider erfolglos. Habe keine Ahnung, was das angeht. Aber es scheint mir doch recht viel im Ermessens-Spielraum der MOD’s zu liegen. Und wenn die sich durch Dopperposting in einem ‚ihrer‘ Foren auf den Schlips getreten fühlen, hat man wenig Chancen…
viele Grüße,
Steffen

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