X

LSR-3

Seebeck-Coefficient / Resistivity / Harman-Method / ZT of Modules

Descripción

En punto

Usando la plataforma LSR de Linseis, los materiales termoeléctricos en forma de material sólido y en forma de películas delgadas se pueden caracterizar casi por completo. En la versión básica: LSR-3, tanto el Coeficiente de Seebeck como la Conductividad Eléctrica (o resistividad) de los materiales sólidos se pueden medir de forma totalmente automática y simultánea hasta una temperatura máxima de 1500 ° C.

La versión básica se puede combinar con varias opciones para ampliar el rango de aplicaciones. Por ejemplo, la opción de baja temperatura permite mediciones completamente automáticas con LN2– Enfriamiento hasta -100 ° C. El uso de un adaptador especial de película delgada extiende el rango de medición y permite medir láminas y capas delgadas. Una cámara opcional permite la determinación de la conductividad eléctrica con la mayor precisión y el uso de la opción “alto ohmio” permite una extensión significativa del rango de medición para caracterizar también las muestras de conducción eléctricamente deficientes.

Para calcular la figura termoeléctrica de mérito.ZT,que es ampliamente utilizado para la comparación de la eficiencia de los materiales termoeléctricos, se requiere conocer la conductividad térmica de los materiales, además del coeficiente de Seebeck y la conductividad eléctrica. Para la medición de los parámetros de transporte térmico, comúnmente un dispositivo de medición adicional, como unLaserFlash, es requerido.

Para resolver este problema, se puede integrar un LaserFlash adicional en la plataforma Linseis LSR (verLZT-Metro) o se puede utilizar un adaptador especial, que permite la caracterización de materiales sólidos mediante el llamado método Harman. Permite una determinación directa de ZT, que, en combinación con las dos mediciones originales del coeficiente de Seebeck y la conductividad eléctrica, permite extraer conclusiones sobre la conductividad térmica. Una plataforma LSR con el método Harman integrado se llamará LSR-4 debido al significativo valor agregado. Mediante una extensión opcional de la electrónica de medición, el valor ZT para módulos (TEG) en la Plataforma LSR-4 se puede determinar en forma de espectroscopia de impedancia de acuerdo con el mismo principio de medición fundamental.

Principio de medición del coeficiente de Seebeck

Una muestra cilíndrica, cuadrada o rectangular se coloca verticalmente entre dos electrodos. El bloque de electrodo inferior, y opcionalmente también el bloque de electrodo superior (para invertir el gradiente de temperatura) contiene una bobina de calentamiento (calentador secundario). Toda la disposición de medición está ubicada en un horno, que calienta la muestra a una cierta temperatura para la medición. Cuando se alcanza esta temperatura, el calentador secundario en el electrodo inferior genera un gradiente de temperatura predefinido a lo largo de la muestra. Dos termopares de contacto lateral T1 y T2 miden ahora la diferencia de temperatura (ΔT = T2 – T1) entre el contacto frío y caliente en la muestra. Además, uno de los dos cables de termopar se utiliza en cada caso para medir la fuerza electromotriz dE (o termovoltaje Vth) que ocurre.

Un mecanismo de resorte único permite los mejores contactos eléctricos posibles de los termopares a la muestra y, por lo tanto, mediciones altamente precisas. A partir de los datos de medición obtenidos, el coeficiente de Seebeck se puede calcular fácilmente de acuerdo con la siguiente fórmula:

\(\) S = frac {-V_ {th}} {T_ {hot} -T_ {cold}} [/ latex]

 

Principio de la medida de resistividad.

Para determinar la resistencia eléctrica específica (o la conductividad eléctrica) de la muestra, se utiliza la técnica de medición de cuatro terminales de CC. Como resultado, se suprimen las influencias parásitas, como el contacto o las resistencias de los cables, y la precisión de la medición se puede aumentar significativamente.

Para la medición en condiciones de equilibrio térmico (ΔT = 0K), una corriente continua constante (Icorriente continua) se imprime en la muestra por medio de los dos electrodos. Debido a los electrodos y las dimensiones de la muestra, se puede suponer un flujo de corriente unidimensional casi ideal dentro de la muestra. La caída de tensión resultante (VΩ) sobre una porción de longitud “t” de la muestra se mide de nuevo usando uno de los dos cables del termopar.

Sobre la base de los datos medidos y la distancia de termopar “t”, la resistencia específica y la conductividad eléctrica se pueden calcular de acuerdo con las siguientes fórmulas:

[látex] ρ = frac {V} {I} ⋅ frac {A} {L} [/ látex] y [látex] σ = frac {1} {ρ} [/ látex]

Principio de una medida Harman

El método Harman permite el cálculo de la figura termoeléctrica de mérito ZT de un material a partir de la medición de la curva de tensión temporal de una muestra con corriente continua aplicada (DC).
Para la medición, se imprime una corriente en una muestra termoeléctrica a través de dos contactos de aguja. Debido al efecto Peltier, una de las dos transiciones se calienta o enfría localmente. Como resultado de esto, se establece un perfil de temperatura característico sobre la muestra debido a las condiciones de los límites adiabáticos. Si se calcula la relación de la medición de la caída de tensión inicial (parte óhmica sin gradiente de temperatura) y la medición de la caída de tensión estacionaria (incluida la tensión térmica), la cifra sin dimensiones del mérito ZT (y, por tanto, la conductividad térmica lambda) puede ser calculado a partir de esto.

[látex] ZT = frac {V_ {th}} {V_ {ohm}} [/ latex]

Las ventajas fundamentales del método Harman en comparación con el cálculo.ZTde mediciones únicas es que solo se necesita un instrumento, solo se necesita preparar una muestra, y el error de medición resultante paraZTEs significativamente menor debido a la medición directa. La desventaja, por otro lado, es que el método de medición solo se puede utilizar para buenos materiales termoeléctricos y hasta un máximo de 400 ° C.

Adaptador para películas delgadas y láminas.

Debido a sus propiedades únicas en comparación con los materiales a granel, el interés en muestras nanoestructuradas, como películas delgadas o nanocables, ha aumentado significativamente en los últimos años. Para satisfacer las demandas de la investigación de hoy, LINSEIS ha desarrollado dos soportes de muestra diferentes para películas independientes y películas o recubrimientos sobre un sustrato para la plataforma LSR. Gracias al diseño único de los soportes de muestra, se puede caracterizar un gran número de muestras preparadas de forma diferente en términos de espesor de recubrimiento y método de producción con el LSR.

Accesorios disponibles

Portamuestras para muestras en forma de disco.

La plataforma LSR puede utilizarse para medir diferentes geometrías de muestra: muestras cilíndricas (hasta ø 6 mm x 23 mm de altura), muestras en forma de varilla (con una huella de alimentos de hasta 5 mm x 5 mm y 23 mm de altura) o Muestras en forma de disco (10 mm, 12,7 mm o 25,4 mm de diámetro). El área de impresión de alimentos de las muestras debería ser idealmente más pequeña o igual que el área de superficie de los electrodos, para garantizar un flujo unidimensional de calor y electricidad a través de la muestra.
En la versión básica, dos soportes de muestra diferentes están disponibles para la medición. Aunque las patas cilíndricas y en forma de varilla son la configuración típica en generadores termoeléctricos (TEG), las mediciones de conductividad térmica utilizando unLáseroSistema de destello de luzA menudo requiere geometrías de muestra en forma de disco. Para evitar pasos de preparación de muestras que requieren mucho tiempo y también para posibles fuentes de error desde el principio, la plataforma LSR puede equiparse con un portamuestras opcional (desarrollado en cooperación conalemán DLR), que permite medir el coeficiente de Seebeck y la conductividad eléctrica de las muestras en forma de disco.

Termoelementos y Cámara-Opción

Termopar estándar: para la máxima precisión.

Termopar enfundado: para muestras desafiantes.

Termopares tipo K / S / C:

  • Tipo K para mediciones de baja temperatura
  • Tipo S para mediciones de alta temperatura.
  • Tipo C para muestras de envenenamiento por Pt

Opción de cámara

  • Opción de cámara para mediciones de distancia de sonda
  • Permite mediciones de resistividad de máxima precisión.
  • Paquete de software incluido

 

¿Estás interesado en un instrumento?

¿Necesitas más información?

¡Póngase en contacto con nosotros hoy!

 

Envíenos su solicitud >>

Presupuesto

Todos los hechos en tu mano.

LSR3 Frontansicht

[lista]

  • El flujo de calor 1-D casi ideal a través de la muestra [/ list_item]
  • Gracias a la opción de alto ohmio y los termopares de posición variable, incluso las muestras más exigentes se pueden medir de manera confiable [/ list_item]
  • Los hornos intercambiables permiten mediciones en el rango de temperatura de -100 ° C a 1500 ° C [/ list_item]
  • DirectoZTMedición en patas (método Harman) y módulos (espectroscopia de impedancia) [/ list_item]
  • Medición de conductividad térmica mediante el método Harman [/ list_item]
  • Horno infrarrojo de alta velocidad para un excelente control de la temperatura durante la medición y un mayor rendimiento de la muestra [/ list_item]
  • Amplia gama de termopares disponibles [/ list_item]
  • Opción de cámara para mediciones de resistividad de alta precisión [/ list_item]
    [/lista]

    Modelo LSR-3
    Rango de temperatura: -100 ° C hasta 500 ° C
    RT hasta 800/1100/1500 ° C
    Principios de medida: Seebeck-Coefficient: Método DC de estado estable / Método de pendiente
    Resistividad: DC Terminal de cuatro medidas.
    Atmósferas: Inerte, rojo., oxid., vac.
    Portamuestras: Vertical entre dos electrodos.
    Adaptador opcional para películas delgadas y láminas.
    Tamaño de la muestra (cilíndrica o rectangular): Impresión alimentaria de 2 a 5 mm y máx. 23 mm de largo
    Hasta 6 mm de diámetro y máx. 23 mm de largo
    Tamaño de la muestra (en forma de disco): 10, 12.7, 25.4 mm
    Distancia de la sonda ajustable: 4, 6, 8 mm
    Refrigeración por agua: necesario
    Rango de medida de Seebeck-Coeficiente: 1 hasta 2500 µV / K
    Precisión ± 7% / Reproducibilidad ± 3%
    Rango de medida de la conductividad eléctrica: 0,01 bis 2 * 105S / cm
    Precisión ± 5-8 *% / Reproducibilidad ± 3%
    Fuente actual: Excelente estabilidad a largo plazo desde 0 hasta 160 mA.
    Material del electrodo: Níquel (-100 hasta 500 ° C) / Platino (-100 hasta + 1500 ° C)
    Termopares: Tipo K / S / C

    * 5% para LSR incl. Opción de cámara

    Añadir Actualización LSR-4
    DC Harman-Método: Determinación directa de ZT en patas termoeléctricas.
    Impedancia-espectroscopia AC: Determinación directa de ZT en módulos termoeléctricos (módulo TEG / Peltier)
    Rango de temperatura: -100 hasta + 400 ° C
    RT hasta + 400 ° C
    Portamuestras: Contactos de aguja para condiciones de medición adiabática.
    Tamaño de la muestra: 2 a 5 mm (rectangular) y max. 23 mm de largo
    Hasta 6 mm de diámetro y máx. 23 mm de largo
    Módulos de hasta 50 mm x 50 mm.

     

    Software

    Hacer los valores visibles y comparables.

    El potente software de análisis térmico LINSEIS basado en Microsoft® Windows® realiza la función más importante en la preparación, ejecución y evaluación de experimentos termoanalíticos, además del hardware utilizado. Con este paquete de software, Linseis ofrece una solución integral para programar todas las configuraciones y funciones de control específicas del dispositivo, así como para el almacenamiento y evaluación de datos. El paquete fue desarrollado por nuestros especialistas internos en software y expertos en aplicaciones, y ha sido probado durante años.

    LSR Software

    Propiedades generales

    • Evaluación automática del coeficiente de Seebeck y la conductividad eléctrica.
    • Control automático de contacto de muestras.
    • Creación de programas de medición automática
    • Creación de perfiles de temperatura y gradientes de temperatura para la medición Seebeck
    • Evaluación automática de las mediciones de Harman (opcional)
    • Procesamiento de color en tiempo real
    • Escalado automático y manual.
    • Representación de los ejes libremente seleccionables (p. Ej., 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 (diferentes programas pueden ser usados al mismo tiempo)
    • Opción multiusuario (cuentas de usuario)
    • Opciones de zoom para cortes de curvas.
    • Se puede cargar cualquier número de curvas una encima de la otra para comparar
    • Menú de ayuda en línea
    • Etiquetado libre de curvas.
    • Funciones de exportación simplificadas (CTRL C)
    • EXCEL® y ASCII exportación de datos de medición.
    • Se pueden calcular cero curvas.
    • Evaluación de tendencia estadística (curva de valor medio con intervalo de confianza)
    • Expresión tabular de los datos </ li>

    Aplicaciones

    Ejemplo de aplicación: Constantan (referencia de alta temperatura)

    A diferencia del bi de NIST2Te3muestra de referencia (SRM 3451) ™, que solo está disponible en un rango de temperatura limitado de hasta 390 K, nuestra muestra de referencia constante constante puede usarse como referencia de alta temperatura hasta 800 ° C. La siguiente medición muestra una curva de aceptación típica, que se encuentra dentro de las tolerancias especificadas.

     

    Ejemplo de aplicación: aleación SiGe

    Las aleaciones de silicio germanio son materiales termoeléctricos estables a altas temperaturas que se usan con mayor frecuencia en condiciones ambientales exigentes, como misiones espaciales o a altas temperaturas para la recuperación del calor residual. Sin embargo, la siguiente medición se realizó para verificar el comportamiento a baja temperatura de una aleación recientemente desarrollada.

     

    Ejemplo de aplicación: ZT-Determinación del NIST Bi2Te3muestra de referencia usando el Método Harman

    La siguiente figura muestra la medición del NIST (SRM 3451) ™ Bi2Te3muestra de referencia, medida por el método Harman para la medición directa de ZT en nuestra plataforma LINSEIS LSR. La distribución de tensión característica de la medición se puede ver claramente. La evaluación se lleva a cabo estableciendo el componente resistivo de la tensión en relación con la tensión termoeléctrica que se produce. La medida presentada es un único punto de medición a temperatura ambiente.

     

     

    ¿Estás interesado en un instrumento?

    ¿Necesitas más información?

    ¡Póngase en contacto con nosotros hoy!

     

    Envíenos su solicitud >>

    Descargas

    Todo de un vistazo

    Linseis Produktbroschüre Thermal Electrics

    Materiales termoeléctricos (PDF)

    Descargar

    LSR folleto (PDF)

    Descargar