Opis
Do rzeczy
Dzięki platformie Linseis LSR LSR-3 (LSR L31 ), materiały termoelektryczne mogą być scharakteryzowane niemal całkowicie, zarówno w postaci materiału stałego, jak i w postaci cienkich warstw. W podstawowej wersji LSR-3 (LSR L31) zarówno współczynnik Seebecka, jak i przewodność elektryczna (opór elektryczny) materiałów stałych mogą być mierzone w pełni automatycznie i jednocześnie do maksymalnej temperatury 1500°C.
Wersja gund może być łączona z różnymi opcjami w celu rozszerzenia zakresu zastosowań. Na przykład, opcja niskotemperaturowa umożliwia w pełni automatyczny pomiar przy użyciu chłodzenia LN2 do -100°C oraz użycie specjalnego adaptera do pomiaru cienkich warstw.
Opcjonalna kamera umożliwia określenie przewodności elektrycznej z najwyższą dokładnością, a zastosowanie opcji wysokiej impedancji znacznie rozszerza zakres pomiarowy, dzięki czemu można również scharakteryzować próbki o słabej przewodności elektrycznej.
Ponieważ przewodność cieplna jest wymagana oprócz współczynnika Seebecka i przewodności elektrycznej w celu obliczenia bezwymiarowej wartości ZT, zwykle konieczne jest użycie innego urządzenia pomiarowego, takiego jak laserowa lampa błyskowa. LaserFlash na przykład.
Aby rozwiązać ten problem, można zintegrować dodatkowy LaserFlash z platformą Linseis LSR LSR-3 (LSR L31) (zob.
LZT-Meter
) lub można użyć specjalnego adaptera, który umożliwia pomiar materiałów stałych przy użyciu metody Harmana. Jest to bezpośrednie określenie ZT, które w połączeniu z dwoma pierwotnymi pomiarami pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat
Zasada pomiaru Współczynnik Seebecka
Cylindryczna, kwadratowa lub prostokątna próbka jest umieszczana pionowo między dwiema elektrodami. Dolny blok elektrod i opcjonalnie również górny blok elektrod (w celu odwrócenia gradientu temperatury) zawierają cewkę grzewczą (grzałkę wtórną). Cały układ pomiarowy znajduje się w piecu, który podgrzewa próbkę do określonej temperatury pomiaru. Po osiągnięciu tej temperatury, grzałka wtórna w dolnej elektrodzie generuje predefiniowany gradient temperatury wzdłuż próbki. Dwie bocznie stykające się termopary T1 i T2 mierzą teraz różnicę temperatur (ΔT = T2 – T1) między gorącym i zimnym stykiem na próbce. Ponadto jeden z dwóch przewodów termopary służy do pomiaru siły elektromotorycznej dE (lub napięcia termoelektrycznego Vth).
Unikalny mechanizm sprężynowy zapewnia najlepszy możliwy kontakt elektryczny między termoparami a próbką, a tym samym bardzo dokładne pomiary. Współczynnik Seebecka można następnie łatwo obliczyć na podstawie danych pomiarowych uzyskanych przy użyciu następującego wzoru:
Zasada pomiaru Przewodność elektryczna
Czteroprzewodowy pomiar prądem stałym jest wykorzystywany do określenia oporu elektrycznego lub przewodności elektrycznej próbek. Pozwala to na wyeliminowanie wpływów pasożytniczych, takich jak rezystancja styków lub przewodów, i znaczne zwiększenie dokładności pomiaru.
W przypadku pomiaru w stanie równowagi termicznej (ΔT = 0K), stały prąd stały(IDC) jest wprowadzany do próbki za pomocą dwóch elektrod. Ze względu na wymiary elektrod i próbki można założyć prawie idealny jednowymiarowy przepływ prądu w próbce. Wynikowy spadek napięcia (VΩ) na odcinku długości „t” próbki jest ponownie mierzony za pomocą jednego z dwóch przewodów termopary.
Na podstawie danych pomiarowych i rozstawu termopar „t” można obliczyć rezystancję właściwą i przewodność elektryczną za pomocą następujących wzorów.
Zasada pomiaru Metoda Harmana
Metoda Harmana umożliwia obliczenie współczynnika termoelektrycznego ZT materiału poprzez pomiar krzywej napięcia próbki w czasie, gdy przyłożony jest prąd stały (DC).
W celu dokonania pomiaru, prąd jest wprowadzany do próbki termoelektrycznej poprzez dwa styki igłowe. Ze względu na efekt Peltiera, jeden z dwóch styków jest lokalnie podgrzewany lub chłodzony. W rezultacie na próbce powstaje charakterystyczny profil temperatury ze względu na adiabatyczne warunki brzegowe. Jeśli stosunek jest obliczany na podstawie pomiaru początkowego spadku napięcia (część omowa bez gradientu temperatury) i pomiaru stacjonarnego spadku napięcia (w tym napięcia termoelektrycznego), można obliczyć bezwymiarowy współczynnik jakości ZT (a na tej podstawie również przewodność cieplną lambda).
Podstawowymi zaletami metody Harmana w porównaniu do obliczania ZT na podstawie indywidualnych pomiarów jest to, że wymagane jest tylko jedno urządzenie pomiarowe, należy przygotować tylko jedną próbkę, a wynikowy błąd pomiaru ZT jest znacznie mniejszy ze względu na bezpośredni pomiar. Wadą jest jednak to, że metoda pomiaru może być stosowana tylko w przypadku dobrych materiałów termoelektrycznych i maksymalnie do 400°C.
Adapter do cienkich warstw i folii
Ze względu na ich unikalne właściwości w porównaniu z materiałami stałymi, zainteresowanie próbkami nanostrukturalnymi, takimi jak cienkie folie lub nanodruty, znacznie wzrosło w ostatnich latach. Aby sprostać wymaganiom współczesnych badań, firma LINSEIS opracowała dwa różne uchwyty na próbki do wolnostojących filmów i folii lub powłok na podłożu dla platformy LSR. Dzięki unikalnej konstrukcji uchwytów na próbki, duża liczba różnie przygotowanych próbek może być scharakteryzowana za pomocą LSR pod względem grubości powłoki i metody produkcji.
Dostępne akcesoria
Uchwyt na próbki okrągłe
Opcjonalne termopary i kamera
Standardowe termopary: dla maksymalnej precyzji
Termopary płaszczowe: dla wymagających próbek
Termopary typu K/S/C:
- Typ K do pomiarów w niskich temperaturach
- Typ S do pomiarów w wysokich temperaturach
- Typ C dla wszystkich próbek atakujących platynę
Opcja kamery
- Opcja kamery do pomiarów odległości sondy
- umożliwia bardzo precyzyjne pomiary rezystancji
- Dołączony pakiet oprogramowania
Unikalne cechy
Pomiary w zakresie temperatur
od -100°C do 1500°C przy użyciu wymiennych pieców
Bezpośredni pomiar ZT przy użyciu metody
Harmana
Szybki piec na podczerwień dla
doskonała kontrola temperatury i wyższa przepustowość próbek
Duży wybór termopar i opcja kamery
do precyzyjnych pomiarów rezystancji
Pytania? Zadzwoń do nas!
+49 (0) 9287/880 0
czwartku w godzinach od 8:00 do 16:00
oraz w piątki w godzinach od 8:00 do 12:00.
Jesteśmy tu dla Ciebie!
Specyfikacje
Czarne na białym
Funkcje specjalne
- Prawie idealny, jednowymiarowy przepływ ciepła przez próbkę
- Dzięki opcji wysokoomowej i zmiennie pozycjonowanym termoparom, nawet najbardziej wymagające próbki mogą być niezawodnie mierzone.
- Pomiary w zakresie temperatur od -100°C do 1500°C są możliwe przy użyciu wymiennych pieców.
- Bezpośredni pomiar ZT na nogach (metoda Harmana)
- Pomiar przewodności cieplnej metodą Harmana
- Szybki piec na podczerwień zapewniający doskonałą kontrolę temperatury podczas pomiaru i wyższą przepustowość próbek
- Duży wybór dostępnych termopar (zakres temperatur, płaszczowe, wolnostojące)
- Opcjonalna kamera do precyzyjnych pomiarów rezystywności
MODEL | LSR-3 (LSR L31) |
|---|---|
| Temperature range: | Infrared oven: RT up to 800°C/1100°C Resistance oven: RT up to 1500°C Low temperature oven: -100°C to 500°C |
| Measurement method: | Seebeck coefficient: Static DC method / Slope method Electrical resistance: four-point measurement |
| Atmosphere: | Inert, reducing, oxidizing, vacuum Helium gas with low pressure recommended |
| Sample holder: | Vertical clamping between two electrodes Optional adapter for films and thin layers |
| Sample size (cylinder or rectangle): | 2 to 5 mm base area and max. 23 mm long up to a diameter of 6 mm and a length of max. 23 mm long |
| Sample size round (disc shape): | 10, 12.7, 25.4 mm |
| Measuring distance of the thermocouples: | 4, 6, 8 mm |
| Water cooling: | required |
| Measuring range Seebeck coefficient: | 1µV/K to 5000 µV/K (static direct current method) Accuracy ±7% / repeatability ±3.5% |
| Measuring range Electrical conductivity: | 0.01 to 2×10 5 S/cm Accuracy ±10% / repeatability ±5% |
| Current source: | Low drift current source from 0 to 160 mA (optional 220 mA) |
| Electrode material: | Nickel (-100 to 500°C) / Platinum (-100 to +1500°C) |
| Thermocouples: | Type K/S/C |
| * 5% for LSR including camera option | |
| Addon | LSR-3 (LSR L31) Upgrade |
| DC Harman method: | Direct ZT measurement on thermoelectric legs |
| Temperature range: | -100 to +400°C RT to +400°C |
| Sample holder: | Needle contacts for adiabatic measuring conditions |
| Sample size: | 2 to 5 mm in rectangle and max. 23 mm long up to 6 mm in diameter and max. 23 mm long Modules up to 50mm x 50mm |
Arkusz danych
Oprogramowanie
Uwidacznianie i porównywanie wartości
Potężne oprogramowanie LINSEIS do analizy termicznej, oparte na systemie Microsoft® Windows®, pełni najważniejszą funkcję w przygotowywaniu, wykonywaniu i ocenie eksperymentów termoanalitycznych, oprócz używanego sprzętu. Dzięki temu pakietowi oprogramowania Linseis oferuje kompleksowe rozwiązanie do programowania wszystkich ustawień specyficznych dla urządzenia i funkcji sterowania, a także do przechowywania i oceny danych. Pakiet został opracowany przez naszych wewnętrznych specjalistów ds. oprogramowania i ekspertów ds. aplikacji i został wypróbowany i przetestowany przez wiele lat.
Właściwości ogólne
- Automatyczna ocena współczynnika Seebecka i przewodności elektrycznej
- Automatyczna kontrola kontaktu z próbką
- Tworzenie automatycznych programów pomiarowych
- Tworzenie profili temperatury i gradientów temperatury dla pomiarów Seebecka
- Automatyczna ocena pomiarów Harmana (opcjonalnie)
- Kolorowy wyświetlacz czasu rzeczywistego
- Automatyczne i ręczne skalowanie
- Wyświetlanie dowolnie wybranych osi (np. współczynnik Seebecka (oś y) względem temperatury (oś y))
- Obliczenia matematyczne (np. pierwsza i druga pochodna)
- Baza danych do archiwizacji wszystkich pomiarów i analiz
- Wielozadaniowość (możliwość korzystania z różnych programów w tym samym czasie)
- Opcja wielu użytkowników (konta użytkowników)
- Opcje powiększenia dla sekcji krzywych
- W celu porównania można załadować dowolną liczbę krzywych jedna na drugiej
- Menu pomocy online
- Dowolne etykietowanie krzywych
- Uproszczone funkcje eksportu (CTRL C)
- Eksport danych pomiarowych w EXCEL® i ASCII
- Można obliczyć krzywe zerowe
- Statystyczna ocena krzywej (krzywa wartości średniej z przedziałem ufności)
- Tabelaryczny wydruk danych
Zastosowania
Przykład zastosowania: Constantan (wysoka temperatura odniesienia)
W przeciwieństwie do próbki referencyjnej Bi2Te3(SRM 3451)™ dostarczanej przez NIST, która może być używana tylko w ograniczonym zakresie temperatur do 390 K, nasza alternatywna próbka referencyjna z konstantanu może być używana jako wysokotemperaturowa próbka referencyjna do 800°C. Poniższy pomiar przedstawia typową krzywą pomiarową, która mieści się w zakresie określonych tolerancji.
Przykład zastosowania: stop SiGe
Stopy krzemu i germanu to materiały termoelektryczne, które są stabilne w wysokich temperaturach i są zwykle używane w najbardziej wymagających warunkach środowiskowych, takich jak misje kosmiczne lub w wysokich temperaturach podczas odzyskiwania energii z ciepła odpadowego. Poniższy pomiar został jednak przeprowadzony w celu przetestowania zachowania nowo opracowanego stopu w niskich temperaturach.
Przykład zastosowania: Pomiar ZT czujnika NIST Bi 2 Te 3 (metoda Harmana)
Poniższy rysunek przedstawia pomiar próbki referencyjnej NIST (SRM 3451)™ Bi2Te3, zmierzonej przy użyciu metody Harmana do bezpośredniego pomiaru ZT na naszej platformie LINSEIS LSR.
Materiał referencyjny NIST (SRM 3451)™ Bi2Te3z tellurkubizmutu został przeanalizowany przy użyciu metody Harmana w połączeniu z naszą platformą LINSEIS LSR. Pomiar wyraźnie pokazuje typowy rozkład napięcia w pojedynczym punkcie pomiaru temperatury. W tym przypadku wartość ZT „figure of merit” w temperaturze pokojowej można po prostu obliczyć, ustawiając omowy spadek napięcia i termoelektryczny spadek napięcia w stosunku. Stwierdzono, że ZT wynosi 0,50 w temperaturze pokojowej.
Dobrze poinformowany
