Vidéo de mesure du courant avec un module haute tension d’Iseg dans sa version Haute Précision. Comparaison avec un module Standard.
Certaines applications dans le domaine de la physique des particules nécessitent une mesure de courant très fine, de très haute précision, de l’ordre du nA. Les utilisateurs de détecteurs solides Germanium, Silicium ou encore les détecteurs gazeux de types Micromegas le savent très bien.
Cette vidéo met l’accent sur la mesure de courant dans un module haute tension EHS d’Iseg Spezialelektronik dans sa version HIGH PRECISION. Un comparatif avec un modèle STANDARD d’Iseg est proposé en fin de vidéo.
Les modules EHS sont équipés de circuits ADC 24 bits et DAC 20 bits, permettant une mesure avec une très haute résolution. Par ailleurs la précision est assurée par l’utilisation de composants électroniques judicieux (CMS), par la qualité du routage (diviseurs HT et circuits de monitoring à proximité immédiate des multiplicateurs et filtres HT).
Le module EHS est équipé de 2 boucles de mesure en courant sélectionnées automatiquement par son processeur, permettant de zoomer pour avoir une grande finesse de mesure :
– la 1ère boucle : 0 < Iout < 20 μA, ici la résolution est de 50 pA, la précision de +/- (0,01 % * Iout + 4 nA), Iout est le courant de sortie.
– la 2ème boucle : 20 μA < Iout < Inominal. Inominal est en général de l’ordre de 1 mA à quelques mA. La précision est alors égale à +/- (0,01 % . I0 + 0,02 % . Inominal)
Un certificat de calibration est fourni à la livraison de votre module haute tension Iseg.
En savoir plus sur le constructeur Iseg Spezialelektronik GmbH.
En savoir plus sur nos modules haute tension de précision 6U.
Visualisation de la vidéo sur YOUTUBE
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Set-up pour la mesure du courant
La mesure du courant est faite à partir des équipements suivants :
- Votre module haute tension EHS (ou tout autre aux formats NIM, VME, etc) équipé de son châssis et contrôleur pour l’interfacer à un ordinateur.
- Un multimètre Keithley 2002 avec fonction de pico-ampèremètre.
- Une Splitter Box de 8 kV nominal permettant de connecter la sortie HT du module à une charge et au pico-ampèremètre. Le courant de fuite de la box est < 200 pA, minimisant l’erreur de mesure.
- Une charge résistive de 6 kV / 1 GOhm pour débiter des courants de 1 nA à plusieurs centaines de nA.
- Un ensemble de câbles équipés de prises SHV et BNC.
Si vous souhaitez réaliser de telles mesures, nous pouvons vous conseiller.
Procédure de mesure du courant à partir du set-up
Mesure avec un module Haute Précision (1000 V – 8 mA)
- Nous utilisons notre logiciel Easy LV HV pour afficher le courant qui est restitué par le module HT.
- Nous procédons par augmentation pas à pas du seuil de tension afin de faire évoluer le courant demandé par la charge. La tension varie de 1 V à 1000 V. A noter que le module EHS est donné pour fonctionner avec une linéarité de 10 V à 1000 V (1 % Vnominal à 100 % Vnominal).
- Sous une charge de 1 GOhm, le courant débité évoluera d’environ 1 nA à 1 µA
- Nous montrons en parallèle la mesure du courant par l’appareil Keithley. Celui-ci nécessite des temps d’intégration relativement longs pour restituer une mesure très fine.
- Toutes les mesures sont collectées dans une feuille Excell. Nous démontrons que l’erreur de mesure est bien inférieure à +/- 4 nA, en accord avec les spécifications constructeur, et ceci quelque soit le point de fonctionnement.
- Un certificat de calibration fourni par le constructeur ISEG permet de comparer et démontrer la précision annoncée.
Mesure avec un module Standard (3 kV – 3 mA)
- Les premières mesures sont faites pour des courants de quelques dizaines de nA. Nous observons un offset très important. Par exemple, l’appareil de mesure Keithley indique un courant positif alors que la mesure par le module HT et logiciel indique un courant négatif.
- Toutefois l’écart est de 90 nA, là où la calibration du module autorise une erreur de +/- 600 nA.
Origine de la dispersion des mesures
Les mesures varient avec un grand nombre de paramètres physiques et techniques :
- Dispersion sur la gamme complète de tension, de 1 % à 100 % de Vnominal.
- Dispersion avec la température.
- Dérive avec le temps.
- Dispersion entre différentes voies de HT au sein d’un même module.
- Dispersion d’un module à un autre sur un lot de fabrication.
Lorsque les courants dans votre charge sont très petits, la version Haute Précision s’impose sur la version Standard. La qualité de la mesure en courant provient de la qualité de fabrication. Le module est très compact, assurant une température identique sur tous les composants, les sondes de mesures sont au plus proche des étages de haute tension et du processeur de traitement, la technologie de découpage à résonance est brevetée et garantie également un niveau de ripple & noise très petit.
