Pienten tasavirtojen mittaus

Metrologian parissa on ollut kasvavaa kiinnostusta pienten tasavirtojen mittaamiseen. Tämän on aiheuttanut mm. säteilydosimetriaan sekä fotometriaan ja yksittäisten elektronien siirtymiseen liittyvä tutkimus, joissa joudutaan tarkastelemaan alle 1 nA:n suuruisia virtoja. Pienten tasavirtojen mittausta varten on olemassa eri mittausmenetelmiä, joiden tärkeimpinä arviointikriteereinä ovat niiden tarkkuus, toistettavuus, jäljitettävyys ja käytännöllisyys. Mittausympäristöstä ja laitteistosta riippuen mittauksissa joudutaan kuitenkin tekemään kompromisseja eri arviointikriteerien välillä. Tämän vuoksi on tarkasteltava eri menetelmien tarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä ja vertailtava eri menetelmien epävarmuuksia. Mittausinstrumenttien viimeaikaisen kehityksen myötä markkinoille on tullut pienten virtojen mittaukseen hyvin soveltuvia laitteita. Näistä ehkä tärkein on elektrometri, johon perustuvista virranmittausmenetelmistä yleisimmin käytettyjä sekä yksinkertaisimpia ovat suora virranmittaus ja tunnetun kapasitanssin varaaminen. Pienten virtojen mittauksen ja siihen liittyvän problematiikan käsittelyn ohella tähän työhön kuului myös virtamittareiden kalibroinnissa käytettävän virtalähteen suunnittelu ja rakentaminen. Virtalähteen rakenne perustuu lineaarisen jänniterampin luomiseen, joka differentioidaan tarkalla kondensaattorilla. Tällöin mittauksen jäljitettävyys saavutetaan ajan, jännitteen ja kapasitanssin kautta. Virtalähteen rakentamisessa tärkeimpänä virhelähteenä on jänniteramppia luovan integraattorin takaisinkytkentäkondensaattorin aiheuttama epälineaarisuus, jota varten työssä rakennettiin tietokoneella ohjattu kompensointi