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LSR-1

Coeficiente Seebeck y Resistividad

Descripción LSR-1

En el punto

Utilizando la plataforma LSR de Linseis, los materiales termoeléctricos en forma de materiales a granel y de películas delgadas pueden ser caracterizados de una manera fácil y cómoda. En la versión básica – LSR-1, tanto el coeficiente Seebeck como la resistencia eléctrica pueden medirse de forma totalmente automática y simultánea desde -160°C hasta 200°C.

La versión básica del LSR-1 (RT hasta 200°C) puede combinarse con diversas opciones para ampliar la gama de aplicaciones. Por ejemplo, la opción de baja temperatura permite realizar mediciones totalmente automáticas con refrigeración por LN2 hasta -160°C, así como refrigeración por enfriamiento hasta 80 K (sólo resistividad). Una etapa opcional de sonda de alta temperatura permite realizar mediciones de resistividad hasta 600°C. Con la opción de iluminación es posible realizar mediciones termoeléctricas bajo una influencia de luz definida, utilizando una fuente de luz LED de 3 longitudes de onda en el LSR-1.

El sistema LSR-1 permite la caracterización de muestras metálicas y semiconductoras según la conocida técnica de Van-der-Pauw (resistividad), así como la medición del coeficiente Seebeck estático en CC y en pendiente.

La configuración compacta de sobremesa permite un funcionamiento totalmente automático y controlado por software. El completo software basado en Windows ofrece una interfaz de usuario fácil de usar, que incluye asistentes para la configuración de un perfil de medición, comentarios para la fiabilidad de los datos de medición y una evaluación y almacenamiento integrados de los datos de medición. La cámara de medición hermética al vacío, en combinación con una selección de sistemas de dosificación de gas, garantiza que se puedan cubrir todos los campos de aplicación.  

Principio de medición del coeficiente Seebeck

  • La temperatura de la muestra, así como el gradiente de temperatura, se controlan mediante un calentador incrustado dentro del portamuestras.
  • The environmental temperature can be cooled down to about -160°C. That makes Seebeck coefficient measurement possible up to 180°C mean sample temperature. Resistivity can be measure down to -160°C.
  • Mayor precisión en la medición de la temperatura: Los hilos del TC tocan la superficie de la muestra ortogonalmente a la dirección del gradiente de temperatura. Ambos puntos de contacto comparten la misma temperatura. Con este método se mide la temperatura de la superficie de la muestra en lugar de la temperatura de una perla de TC presionada contra la superficie de la muestra. De este modo, tampoco es relevante si la temperatura de la superficie de la muestra se ve afectada por los hilos de TC que transfieren calor desde/hacia la muestra.
  • Enhanced precision thermovoltage measurement: The Seebeck voltage is measured between both negative TC wires, which allows the most accurate spatial allocation between temperature and thermovoltage measurement. So the Seebeck voltage occurs in the exact same spots where temperature is measured.
  • La tensión Seebeck se registra junto con el gradiente de temperatura mientras la potencia del calentador de gradiente se incrementa linealmente. La duración de un solo barrido de medición es de unos 30 a 90 incl. la tasa de muestreo de alta velocidad. Los valores se muestrean una vez por segundo.
  • La pendiente de la termovoltaje sobre Delta T se ajusta con una regresión polinómica lineal. Gracias a este método de evaluación dinámica, las desviaciones que se producen en la medición del gradiente de temperatura pueden negarse y la precisión de la medición aumenta. Debido a la corta duración de la medición real, las desviaciones tienen un impacto muy bajo en el resultado.
Principio de la medición de la resistividad

Para determinar la resistencia eléctrica específica (o la conductividad eléctrica) de la muestra, se utiliza la técnica de medición de Van der Pauw. Como resultado, se pueden analizar muestras de forma arbitraria y se suprimen las influencias parasitarias, como las resistencias de contacto o de los cables, y se puede aumentar considerablemente la precisión de la medición.

Para la medición de Van der Pauw, es necesario conectar la muestra con cuatro electrodos directamente en el borde. En el primer paso del trazado, se hace fluir una corriente a lo largo de dos contactos en un borde de la muestra y se mide la tensión a través de los otros dos contactos en el borde opuesto. A partir de estos dos valores, se puede encontrar una resistencia utilizando la ley de Ohm. En el segundo paso, los contactos se conmutan cíclicamente y se repite la medición. La resistencia de la lámina de la muestra se puede calcular fácilmente insertando las dos resistencias medidas (horizontal y vertical) en la fórmula de Van der Pauw y resolviéndola.

A partir de los datos medidos y de la distancia “t” del termopar, se puede calcular la resistencia específica y la conductividad eléctrica según las siguientes fórmulas:

 

 

 

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Especificaciones

Todos los hechos en su mano

  • Diseño de sistema modular. Puede ampliarse con un sistema de dosificación de gas, iluminación y la opción de crioterapia.
  • Vacío cámara de medición hermética para mediciones en atmósferas definidas.
  • Soportes de muestras fáciles de usar e intercambiables, con calentador primario y secundario integrado.
  • La electrónica de medición integrada de última generación proporciona los resultados más precisos en muestras difíciles.
  • La unidad puede utilizarse para la medición simultánea de ambos SeebeckCoeficiente y resistencia eléctrica (resistividad).
  • El portamuestras utiliza un mecanismo de contacto especial para facilitar la preparación de la muestra y permite realizar mediciones de gran reproducibilidad.
  • La medición del diagrama V-I puede realizarse para juzgar si el sensor está en buen contacto con la muestra.
  • El sistema permite realizar mediciones totalmente automáticas, controladas por software, con perfiles de temperatura y medición predefinidos.
  •                                                                                        
  • Los datos brutos medidos se almacenan en el disco y pueden exportarse en múltiples formatos de datos para su procesamiento posterior en Microsoft Excel u Origin.
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  • El sistema viene con Constantan Reference incl. tablas y certificado.
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Modelo LSR-1
Rango de temperaturas:  RT hasta 200°C
-160°C a +200°C
Principios de medición: Rango de medición del coeficiente Seebeck: 0 a 2,5 mV/K – Gradiente de temperatura hasta 10K
Medición del voltaje Seebeck: rango +-8 mV
Atmósferas inerte, rojo, oxidado, vacío, gas helio de baja presión o N2
Porta muestras: Placa de circuito impreso integrada con calentador primario y secundario
Tamaño de la muestra (Seebeck): L: 8 a 25 mm, W: 2 a 25 mm, T: película fina a 2 mm
Tamaño de la muestra (Resistividad): Desde 17,5 x 17,5 mm hasta 25 x 25 mm, altura máxima de la muestra 5 mm T: película fina hasta 2 mm
Bomba de vacío: opcional
Velocidad de calentamiento: 0.01 – 100 K/min
Precisión de la temperatura: ±1,5 °C oder 0,0040 ∙ | t |
Resistividad eléctrica: 10 nOhm
Termovoltaje: 0.5 nV/K (nV = 10-9 V)
Portamuestras LSR-1

Portamuestras LSR-1

Software

Hacer visibles y comparables los valores

El potente software de análisis térmico LINSEIS, basado en Microsoft® Windows®, desempeña la función más importante en la preparación, ejecución y evaluación de los experimentos termoanalíticos, además del hardware utilizado. Con este paquete de software, Linseis ofrece una solución completa para la programación de todos los ajustes específicos del dispositivo y las funciones de control, así como para el almacenamiento y la evaluación de los datos. El paquete ha sido desarrollado por nuestros especialistas en software y expertos en aplicaciones y ha sido probado durante años.

Propiedades generales

  • Evaluación automática del coeficiente Seebeck y la conductividad eléctrica
  • Control automático del contacto de la muestra
  • Creación de programas de medición automáticos
  • Creación de perfiles y gradientes de temperatura para la medición Seebeck
  • Representación del color en tiempo real
  • Escala automática y manual
  • Representación de los ejes libremente seleccionable (por ejemplo, temperatura (eje x) frente a delta L (eje y))
  • Cálculos matemáticos (por ejemplo, primera y segunda derivada)
  • Base de datos para archivar todas las mediciones y evaluaciones
  • Multitarea (se pueden utilizar diferentes programas al mismo tiempo)
  • Opción multiusuario (cuentas de usuario)
  • Opciones de zoom para cortes curvos
  • Se puede cargar cualquier número de curvas para compararlas
  • Menú de ayuda en línea
  • Etiquetado libre de curvas
  • Funciones de exportación simplificadas (CTRL C)
  • Exportación de datos de medición a EXCEL® y ASCII
  • Evaluación de la tendencia estadística (curva de valor medio con intervalo de confianza)
  • Expresión tabular de los datos

Aplicaciones

Ejemplo de aplicación: Evaluación de datos adquiridos mediante regresión lineal

Gradiente de tensión/temperatura Seebeck (azul) medido mientras se barre la potencia del calentador de gradiente junto con la regresión lineal (rojo)

Application example: LSR 1 Evaluating acquired data through linear regression

El coeficiente Seebeck se determina por la pendiente de la regresión lineal.

Ejemplo de aplicación: Evaluación de datos

App. Nr. 002-009-007 LSR-1 - Alumel - Absolute Seebeck coefficient

Con este método se mide el coeficiente Seebeck en relación con el Alumel. Para calcular el coeficiente Seebeck absoluto se mide el platino en relación con el alambre de Alumel a lo largo de la temperatura.

>> Aplicación

 

Ejemplo de aplicación: Coeficiente Seebeck frente a la temperatura

Ejemplo de medición del coeficiente Seebeck de constantan.

>> Aplicación

 

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Everything at a glance

Folleto LSR-1

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Thermal Electric Materials (PDF)

LSR, LZT, LFA, TF-LFA, TFA, Efecto Hall
Folleto del producto (PDF)

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