وصف
في صلب الموضوع
مع منصة لينسيس LSR LSR-3 (LSR L31) ، يمكن توصيف المواد الكهروحرارية الحرارية بشكل كامل تقريبًا، سواء في شكل مادة صلبة أو في شكل أغشية رقيقة. في الإصدار الأساسي LSR-3 (LSR L31)، يمكن قياس كل من معامل سيبيك والتوصيل الكهربائي (المقاومة الكهربائية) للمواد الصلبة بشكل آلي بالكامل وفي نفس الوقت حتى درجة حرارة قصوى تصل إلى 1500 درجة مئوية.
يمكن دمج إصدار gund مع خيارات متنوعة لتوسيع نطاق التطبيقات. على سبيل المثال، يسمح خيار درجة الحرارة المنخفضة بالقياس الأوتوماتيكي بالكامل باستخدام تبريد LN2 حتى -100 درجة مئوية واستخدام محول خاص للأغشية الرقيقة لقياس الأغشية والطبقات الرقيقة.
تسمح الكاميرا الاختيارية بتحديد الموصلية الكهربائية بأقصى قدر من الدقة، ويؤدي استخدام خيار المقاومة العالية إلى توسيع نطاق القياس بشكل كبير بحيث يمكن أيضًا توصيف العينات ذات الموصلية الكهربائية الضعيفة.
نظرًا لأن الموصلية الحرارية مطلوبة بالإضافة إلى معامل سيبيك والتوصيل الكهربائي لحساب رقم الجدارة ZT بدون أبعاد، فمن الضروري عادةً استخدام جهاز قياس آخر، مثل فلاش الليزرعلى سبيل المثال.
لحل هذه المشكلة، يمكن إما دمج فلاش ليزري إضافي في منصة LSR LSR-3 (LSR L31) من لينسيس (انظر LZT-Meter) أو يمكن استخدام محول خاص يسمح بقياس المواد الصلبة باستخدام طريقة هارمان. هذا هو تحديد ZT المباشر الذي يسمح، بالاقتران مع القياسين الأصليين، باستخلاص استنتاجات حول الموصلية الحرارية. يُشار إلى منصة LSR المزودة بطريقة هارمان المدمجة باسم ترقية LSR-3 نظرًا للقيمة المضافة الكبيرة. وباستخدام ملحق اختياري لإلكترونيات القياس، يمكن أيضًا تحديد قيمة ZT للوحدات (TEG) في منصة ترقية LSR-3 (ترقية LSR L31) باستخدام نفس مبدأ القياس في شكل التحليل الطيفي للمعاوقة
مبدأ قياس معامل سيبيك سيبيك
توضع عينة أسطوانية أو مربعة أو مستطيلة عمودياً بين قطبين كهربائيين. وتحتوي كتلة القطب السفلي واختيارياً أيضاً كتلة القطب العلوي (لعكس تدرج درجة الحرارة) على ملف تسخين (سخان ثانوي). يوجد ترتيب القياس بالكامل في فرن يقوم بتسخين العينة إلى درجة حرارة محددة للقياس. عندما يتم الوصول إلى درجة الحرارة هذه، يولد السخان الثانوي في القطب السفلي تدرج درجة حرارة محدد مسبقًا على طول العينة. تقيس الآن المزدوجتان الحراريتان T1 وT2 الملامستان أفقياً فرق درجة الحرارة (ΔT = T2 – T1) بين التلامس الساخن والبارد على العينة. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم أحد المزدوجتين الحراريتين لقياس القوة الدافعة الكهربائية dE (أو الجهد الكهروحراري Vth).
تتيح آلية الزنبرك الفريدة من نوعها أفضل اتصال كهربائي ممكن بين المزدوجات الحرارية والعينة وبالتالي قياسات دقيقة للغاية. يمكن بعد ذلك حساب معامل سيبيك بسهولة من بيانات القياس التي تم الحصول عليها باستخدام المعادلة التالية:
مبدأ القياس الموصلية الكهربائية
يُستخدم قياس التيار المستمر رباعي الأسلاك لتحديد المقاومة الكهربائية المحددة أو التوصيل الكهربائي للعينات. وهذا يسمح بقمع التأثيرات الطفيلية مثل مقاومة التلامس أو مقاومة الأسلاك وزيادة دقة القياس بشكل كبير.
بالنسبة للقياس في حالة الاتزان الحراري (ΔT = 0 كلفن)، يتم انبعاث تيار مباشر ثابت(IDC) في العينة باستخدام القطبين. وبسبب الأقطاب الكهربائية وأبعاد العينة، يمكن افتراض تدفق تيار أحادي البعد تقريبًا داخل العينة. يتم قياس انخفاض الجهد الناتج (VΩ) على جزء من طول “t” من العينة مرة أخرى باستخدام أحد السلكين المزدوجين الحراريين.
استنادًا إلى بيانات القياس والمسافة بين المزدوجات الحرارية “t”، يمكن حساب المقاومة النوعية والتوصيلية الكهربائية باستخدام المعادلات التالية.
مبدأ القياس طريقة هارمان
تتيح طريقة Harman إمكانية حساب رقم الجدارة الكهروحرارية للمادة ZT من خلال قياس منحنى الجهد الكهربائي للعينة بمرور الوقت عند تطبيق تيار مستمر (DC).
وللقياس، يتم حقن تيار في عينة كهروحرارية عبر وصلتي تلامس بالإبرة. وبسبب تأثير بلتيير، يتم تسخين إحدى الوصلتين أو تبريدها محليًا. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء ملف تعريف مميز لدرجة الحرارة على العينة بسبب ظروف الحدود الثابتة. إذا تم حساب النسبة من قياس انخفاض الجهد الابتدائي (الجزء الأومي بدون تدرج درجة الحرارة) وقياس انخفاض الجهد الثابت (بما في ذلك الجهد الكهروحراري)، يمكن حساب عامل الجودة بلا أبعاد ZT (ومن هذا أيضًا الموصلية الحرارية lambda).
تتمثل المزايا الأساسية لطريقة هارمان مقارنةً بحساب ZT من القياسات الفردية في أنه لا يلزم سوى جهاز قياس واحد فقط، ولا يلزم إعداد سوى عينة واحدة فقط ويكون خطأ القياس الناتج عن ZT أقل بكثير بسبب القياس المباشر. ومع ذلك، فإن العيب هو أن طريقة القياس لا يمكن استخدامها إلا للمواد الكهروحرارية الجيدة وبحد أقصى 400 درجة مئوية.
محول للطبقات والأغشية الرقيقة
ونظرًا لخصائصها الفريدة مقارنةً بالمواد الصلبة، ازداد الاهتمام بالعينات النانوية مثل الأغشية الرقيقة أو الأسلاك النانوية بشكل كبير في السنوات الأخيرة. لتلبية متطلبات الأبحاث الحالية، طورت LINSEIS حاملان مختلفان للعينات للأغشية والرقائق أو الطلاءات القائمة بذاتها على ركيزة لمنصة LSR. وبفضل التصميم الفريد لحوامل العينات، يمكن توصيف عدد كبير من العينات المحضرة بشكل مختلف باستخدام LSR من حيث سمك الطلاء وطريقة الإنتاج.
الملحقات المتوفرة
حامل العينات للعينات المستديرة
خيار المزدوجات الحرارية والكاميرا
المزدوجات الحرارية القياسية: لأقصى قدر من الدقة
المزدوجات الحرارية المغلفة: للعينات المطلوبة
المزدوجات الحرارية من النوع K/S/C:
- النوع K لقياسات درجات الحرارة المنخفضة
- النوع S لقياسات درجات الحرارة العالية
- النوع C لجميع العينات التي تهاجم البلاتين
خيار الكاميرا
- خيار الكاميرا لقياسات مسافة المسبار
- تتيح قياسات مقاومة عالية الدقة
- حزمة البرامج المضمنة
ميزات فريدة من نوعها
القياسات في نطاق درجات الحرارة
من -100 درجة مئوية إلى 1500 درجة مئوية باستخدام أفران
القابلة للتبديل
قياس ZT المباشر باستخدام طريقة
هارمان
فرن الأشعة تحت الحمراء عالي السرعة
تحكم ممتاز في درجة الحرارة وإنتاجية أعلى للعينات
مجموعة كبيرة من المزدوجات الحرارية وخيار الكاميرا
لقياسات المقاومة الدقيقة
هل لديك أسئلة؟ فقط اتصل بنا!
+49 (0) 9287/880 0
الخميس من الساعة 8 صباحاً حتى 4 عصراً
والجمعة من الساعة 8 صباحاً حتى 12 ظهراً.
نحن هنا من أجلك!
المواصفات
أسود على أبيض
ميزات خاصة
- تدفق حراري شبه مثالي في بُعد واحد من خلال العينة
- وبفضل خيار الأوم العالي الأوم والمزدوجات الحرارية القابلة للتغيير في مواضعها المتنوعة، يمكن قياس حتى أكثر العينات تطلبًا بشكل موثوق.
- يمكن إجراء القياسات في نطاق درجة الحرارة من -100 درجة مئوية إلى 1500 درجة مئوية باستخدام أفران قابلة للتبديل
- قياس ZT المباشر على الساقين (طريقة هارمان)
- قياس الموصلية الحرارية باستخدام طريقة هارمان
- فرن الأشعة تحت الحمراء عالي السرعة للتحكم الممتاز في درجة الحرارة أثناء القياس وإنتاجية أعلى للعينات
- مجموعة كبيرة من المزدوجات الحرارية المتاحة (نطاق درجة الحرارة، مغلفة، قائمة بذاتها)
- خيار الكاميرا لقياسات المقاومة العالية الدقة
MODELL | LSR-3 (LSR L31) |
|---|---|
| Temperaturbereich: | Infrarot-Ofen: RT bis 800°C/1100°C Widerstands-Ofen: RT bis 1500°C Niedertemperatur-Ofen: -100°C bis 500°C |
| Messmethode: | Seebeck Koeffizient: Statische DC Methode / Slope-Methode Elektrischer Widerstand: Vier-Punkt-Messung |
| Atmosphäre: | Inert, reduzierend, oxidierend, Vakuum Heliumgas mit niedrigem Druck empfohlen |
| Probenhalter: | Vertikale Einspannung zwischen zwei Elektroden Optionaler Adapter für Folien und dünne Schichten |
| Probengröße (Zylinder oder Rechteck): | 2 bis 5 mm Grundfläche und max. 23 mm lang bis zu einem Durchmesser von 6 mm und einer Länge von max. 23 mm lang |
| Probengröße rund (Scheibenform): | 10, 12.7, 25.4 mm |
| Messabstand der Thermoelemente: | 4, 6, 8 mm |
| Wasserkühlung: | erforderlich |
| Messbereich Seebeck-Koeffizient: | 1µV/K bis 5000 µV/K (statisches Gleichstromverfahren) Genauigkeit ±7% / Wiederholbarkeit ±3,5% |
| Messbereich Elektrische Leitfähigkeit: | 0,01 bis 2×10 5 S/cm Genauigkeit ±10% / Wiederholbarkeit ±5% |
| Stromquelle: | Driftarme Stromquelle von 0 bis 160 mA (optional 220 mA) |
| Elektrodenmaterial: | Nickel (-100 bis 500°C) / Platin (-100 bis +1500°C) |
| Thermoelemente: | Typ K/S/C |
| * 5% für LSR inklusive Kamera-Option | |
Addon | LSR-3 (LSR L31) Upgrade |
| DC Harman-Methode: | Direkte ZT-Messung an thermoelektrischen Schenkeln |
| Temperaturbereich: | -100 bis +400°C RT bis +400°C |
| Probenhalter: | Nadelkontakte für adiabatische Messbedingungen |
| Probengröße: | 2 bis 5 mm im Rechteck und max. 23 mm lang bis 6 mm im Durchmesser und max. 23 mm lang Module bis 50mm x 50mm |
ورقة البيانات
البرمجيات
جعل القيم مرئية وقابلة للمقارنة
يؤدي برنامج LINSEIS للتحليل الحراري القوي، الذي يعتمد على نظام التشغيل Microsoft® Windows®، أهم وظيفة في إعداد وتنفيذ وتقييم تجارب التحليل الحراري، بالإضافة إلى الأجهزة المستخدمة. من خلال حزمة البرامج هذه، تقدم Linseis حلاً شاملاً لبرمجة جميع الإعدادات الخاصة بالجهاز ووظائف التحكم، وكذلك لتخزين البيانات وتقييمها. تم تطوير هذه الحزمة من قبل متخصصي البرمجيات وخبراء التطبيقات الداخليين لدينا، وقد تم تجريبها واختبارها على مدار سنوات عديدة.
الخصائص العامة
- التقييم التلقائي لمعامل سيبيك والتوصيل الكهربائي
- التحكم التلقائي في اتصال العينة
- إنشاء برامج القياس التلقائي
- إنشاء ملفات تعريف درجة الحرارة وتدرجات الحرارة لقياس سيبيك
- التقييم التلقائي لقياسات هارمان (اختياري)
- عرض بالألوان في الوقت الحقيقي
- التحجيم التلقائي واليدوي
- عرض المحاور قابل للتحديد بحرية (على سبيل المثال معامل سيبيك (المحور ص) مقابل درجة الحرارة (المحور ص))
- العمليات الحسابية (مثل المشتقات الأولى والثانية)
- قاعدة بيانات لأرشفة جميع القياسات والتحليلات
- تعدد المهام (يمكن استخدام برامج مختلفة في نفس الوقت)
- خيار تعدد المستخدمين (حسابات المستخدمين)
- خيارات التكبير لمقاطع المنحنى
- يمكن تحميل أي عدد من المنحنيات فوق بعضها البعض للمقارنة
- قائمة المساعدة عبر الإنترنت
- وضع علامات مجانية على المنحنيات
- وظائف التصدير المبسطة (CTRL C)
- EXCEL و ASCII لتصدير بيانات القياس
- يمكن حساب المنحنيات الصفرية
- تقييم المنحنى الإحصائي (منحنى القيمة المتوسطة مع فترة الثقة)
- نسخة جدولية مطبوعة من البيانات
التطبيقات
مثال تطبيقي: كونستانتان (مرجع درجة الحرارة العالية)
وعلى النقيض من العينة المرجعية Bi2Te3(SRM 3451) ™ المقدمة من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، والتي لا يمكن استخدامها إلا في نطاق درجة حرارة محدودة تصل إلى 390 درجة مئوية، يمكن استخدام العينة المرجعية البديلة الثابتة لدينا كمرجع عالي الحرارة حتى 800 درجة مئوية. يُظهر القياس التالي منحنى قياس نموذجي، وهو في حدود التفاوتات المحددة.
مثال تطبيقي: سبيكة SiGe
سبائك السيليكون والجرمانيوم هي مواد كهروحرارية مستقرة في درجات الحرارة العالية وعادةً ما تُستخدم في ظل الظروف البيئية الأكثر تطلبًا، مثل البعثات الفضائية أو في درجات الحرارة العالية عند استعادة الطاقة من الحرارة المهدرة. ومع ذلك، تم إجراء القياس التالي لاختبار السلوك في درجات الحرارة المنخفضة لسبيكة مطورة حديثًا.
مثال تطبيقي: قياس ZT لـ NIST Bi2تي3 المرجع (طريقة هارمان)
ويوضح الشكل التالي قياس العينة المرجعية لـ NIST (SRM 3451) ™Bi2Te3 من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (SRM 3451)، والتي تم قياسها باستخدام طريقة هارمان لقياس ZT المباشر في منصة LINSEIS LSR الخاصة بنا.
تم تحليل المادة المرجعية لـ Bi2Te3من مادة تيلورايدالبزموت المرجعية (SRM 3451) من المعهد الوطني للمعايير والمقاييس (NIST) باستخدام طريقة هارمان بالاشتراك مع منصة LINSEIS LSR. يُظهر القياس بوضوح توزيع الجهد النموذجي عند نقطة قياس درجة حرارة واحدة. في هذه الحالة، يمكن حساب قيمة ZT “رقم الجدارة” ZT عند درجة حرارة الغرفة ببساطة عن طريق ضبط انخفاض الجهد الأومي وانخفاض الجهد الكهروحراري في العلاقة. وُجد أن ZT يساوي 0.50 عند درجة حرارة الغرفة.
على اطلاع جيد
