معايرة المقاومية والموصلية
تشمل المقاومية مهمتين مختلفتين: المحاليل (خلايا الموصلية، الماء فائق النقاء) والمواد (الأسلاك، الرقائق، العوازل). وكلتاهما تقوم على معامل هندسي وتصحيح للحرارة.
الأجهزة والدقة النموذجية
| الجهاز | المدى النموذجي | الدقة النموذجية | أين يُستخدم |
|---|---|---|---|
| خلية موصلية بقطبين | من 0.01 µS/cm إلى نحو 20 mS/cm | ±0.5 إلى ±2 % من القراءة | معالجة المياه، المختبر |
| خلية بأربعة أقطاب أو حلقية | من 100 µS/cm إلى أكثر من 1 S/cm | ±0.5 to ±2 % | المحاليل الملحية، ماء البحر، سوائل العمليات |
| مقياس مقاومية للماء فائق النقاء | Up to 18.2 MΩ·cm | ±1 to ±2 % | مياه أشباه الموصلات والصيدلة |
| مجس رباعي النقاط | من 0.001 إلى 1000 Ω·cm لأشباه الموصلات | ±1 to ±5 % | الرقائق، الأغشية الرقيقة، المعادن |
| جسر كلفن أو مقياس ميكرو أوم على عينة | المقاومة المنخفضة للسلك والقضيب | 0.1 to 1 % | اختبار الأسلاك وقضبان التوزيع والموصلات |
| اختبار المقاومية السطحية والحجمية | 10⁶ to 10¹⁷ Ω | 10 إلى 20 % نموذجي | العوازل، البلاستيك، مواد ESD |
المقاومية مقلوب الموصلية. اختر الوحدة المناسبة للمدى. أرقام الدقة هي نطاقات نموذجية لمساعدتك على المقارنة بين الأجهزة. استخدم دائماً مواصفات الجهاز الذي أمامك.
محاليل معيارية وماء نقي عند 25 °C
| المعيار | الموصلية | المقاومية |
|---|---|---|
| ماء فائق النقاء | 0.0550 µS/cm | 18.18 MΩ·cm |
| KCl بتركيز 0.001 mol/L | نحو 147 µS/cm | نحو 6.8 kΩ·cm |
| KCl بتركيز 0.01 mol/L | نحو 1413 µS/cm | نحو 708 Ω·cm |
| KCl بتركيز 0.1 mol/L | نحو 12.88 mS/cm | نحو 77.6 Ω·cm |
أرقام مقرّبة للاسترشاد. استخدم القيمة المعتمدة والحرارة الواردة في شهادة محلولك المعياري.
معايير مرجعية وقابلية التتبع
- المحاليل المعيارية. تعيد محاليل كلوريد البوتاسيوم ذات التركيز المعلوم إنتاج الموصلية عند 25 °C (OIML R 56). القيم الشائعة نحو 147 µS/cm (0.001 mol/L) و1413 µS/cm (0.01 mol/L) و12.88 mS/cm (0.1 mol/L): استخدم القيمة الواردة في شهادتك.
- طرائق الماء. تغطي ASTM D1125 وISO 7888 الموصلية الكهربائية للماء، وتصف معايير الماء فائق النقاء حدوداً تعتمد على الحرارة.
- طرائق المواد. ASTM F84 (المجس رباعي النقاط للسيليكون)، وASTM D257 (المواد العازلة)، وطرائق IEC وASTM لمقاومية الأسلاك.
- نظام الجودة. ISO/IEC 17025، مجال يشمل الموصلية أو المقاومية مع المدى وعدم اليقين.
كيف تتم المعايرة
إجراء نموذجي
- اشطف الخلية بماء منزوع الأيونات ثم بقليل من المحلول المعياري.
- اغمرها في معيار يحيط بمدى العمل وانتظر استقرار الحرارة.
- اقرأ الموصلية الكهربائية (conductance) أو الموصلية مع ضبط تعويض الحرارة كما تتطلب شهادة المعيار.
- احسب ثابت الخلية أو اضبط المقياس، وتحقق بمعيار ثانٍ.
- للأسلاك والقضبان، قس المقاومة بأربعة أسلاك مع الطول والمقطع، ثم احسب ρ.
- للرقائق، استخدم المجس رباعي النقاط مع معاملات تصحيح للحجم والحواف.
أين تقع الأخطاء
- درجة الحرارة. تتغير الموصلية نحو 2 % لكل °C، فخطأ 1 °C يعني 2 %.
- امتصاص CO₂. الماء فائق النقاء المعرّض للهواء يقفز من 0.055 إلى أكثر من 1 µS/cm خلال دقائق.
- الاستقطاب والتلوث. الأقطاب المغطاة بالزيت أو القشور تقرأ أقل.
- تباعد النقاط وحجم العينة. تحتاج الرقائق الصغيرة إلى معاملات تصحيح.
- الرطوبة على العوازل. قد تغيّر الرطوبة المقاومية السطحية بعدة رتب أُسّية.
ما يدخل في ميزانية عدم اليقين
- عدم يقين المحلول المعياري واعتماده على الحرارة.
- قياس الحرارة ونموذج التعويض.
- استقرار ثابت الخلية والتلوث.
- هندسة الأسلاك والقضبان (الطول، القطر) وتباعد النقاط للرقائق.
- الدقة التمييزية وقابلية التكرار للمقياس.
اجمع المساهمات كما في حاسبة ميزانية عدم اليقين، ثم قرّر القبول أو الرفض بنطاق حماية كما هو موضح في صفحة الحاسبات.
الحاسبات
كل شيء يعمل في متصفحك. لا يُرسل أي شيء تكتبه إلى أي مكان.