X

LSR-1

Seebeck-Koeffizient & spezifischer Widerstand

Beschreibung LSR-1

Auf den Punkt

Mit der Linseis LSR-Plattform können thermoelektrische Materialien in Form von Bulk-Materialien und dünnen Schichten auf einfache und komfortable Weise charakterisiert werden. In der Basisversion – LSR-1 – können sowohl der Seebeck-Koeffizient als auch der elektrische Widerstand vollautomatisch und gleichzeitig von -160°C bis 200°C gemessen werden.

Die Basisversion des LSR-1 (RT bis 200°C) kann mit verschiedenen Optionen kombiniert werden, um den Anwendungsbereich zu erweitern. So ermöglicht die Tieftemperatur-Option vollautomatische Messungen mit LN2-Kühlung bis -160°C sowie Quenchkühlung bis 80 K (nur Widerstand). Eine optionale Hochtemperatur-Sondenstufe ermöglicht Widerstandsmessungen bis zu 600°C. Mit der Beleuchtungsoption ist es möglich, thermoelektrische Messungen unter definiertem Lichteinfluss durchzuführen, wobei eine 3-Wellenlängen-LED-Lichtquelle am LSR-1 verwendet wird.

Das LSR-1 System ermöglicht die Charakterisierung von metallischen und halbleitenden Proben nach der bekannten Van-der-Pauw- (Widerstand) sowie der statischen Gleichstrom- und Steilheits-Seebeck-Koeffizienten-Messtechnik.

Der kompakte Tischaufbau ermöglicht einen vollautomatischen und softwaregesteuerten Betrieb. Die umfangreiche Windows-basierte Software bietet eine einfach zu bedienende Benutzeroberfläche, einschließlich Assistenten zur Erstellung eines Messprofils, Rückmeldungen zur Zuverlässigkeit der Messdaten und eine integrierte Messdatenauswertung und -speicherung. Die vakuumdichte Messkammer in Kombination mit einer Auswahl an Gasdosiersystemen stellt sicher, dass alle Anwendungsbereiche abgedeckt werden können.  

Prinzip der Messung des Seebeck-Koeffizienten

  • Die Probentemperatur sowie der Temperaturgradient werden durch eine im Probenhalter eingebettete Heizung gesteuert.
  • Die Umgebungstemperatur kann auf ca. -160°C heruntergekühlt werden. Damit ist die Messung des Seebeck-Koeffizienten bis zu einer mittleren Probentemperatur von 180°C möglich. Der spezifische Widerstand kann bis zu -160°C gemessen werden.
  • Erhöhte Präzision bei der Temperaturmessung: Die einzelnen TC-Drähte berühren die Probenoberfläche orthogonal zur Richtung des Temperaturgradienten. Beide Kontaktpunkte haben die gleiche Temperatur. Mit dieser Methode wird die Oberflächentemperatur der Probe gemessen und nicht die Temperatur einer auf die Probenoberfläche gepressten TC-Perle. Auf diese Weise ist es auch unerheblich, ob die Temperatur der Probenoberfläche durch die TC-Drähte beeinflusst wird, die Wärme von/zu der Probe übertragen.
    Verbesserte Präzisions-Thermospannungsmessung: Die Seebeck-Spannung wird zwischen den beiden negativen TC-Drähten gemessen, was die genaueste räumliche Zuordnung zwischen Temperatur- und Thermospannungsmessung ermöglicht. So tritt die Seebeck-Spannung genau an den Stellen auf, an denen auch die Temperatur gemessen wird.
  • Die Seebeck-Spannung wird zusammen mit dem Temperaturgradienten aufgezeichnet, während die Leistung des Gradientenheizers linear erhöht wird. Die Dauer eines einzelnen Messdurchlaufs beträgt etwa 30 bis 90 Sekunden, einschließlich der Hochgeschwindigkeits-Abtastrate. Die Werte werden einmal pro Sekunde abgetastet.
  • Die Steigung der Thermospannung über Delta T wird mit einer linearen polynomialen Regression angepasst. Dank dieser dynamischen Auswertemethode können auftretende Offsets bei der Temperaturgradientenmessung vernachlässigt werden und die Messgenauigkeit wird erhöht. Aufgrund der kurzen Dauer der eigentlichen Messung haben Offset-Drifts einen sehr geringen Einfluss auf das Ergebnis.
Prinzip der Widerstandsmessung

Zur Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstands (oder der elektrischen Leitfähigkeit) der Probe wird die Van-der-Pauw-Messtechnik verwendet. Dadurch können beliebig geformte Proben analysiert werden, parasitäre Einflüsse wie Kontakt- oder Drahtwiderstände werden unterdrückt und die Messgenauigkeit kann deutlich erhöht werden.

Für die Van-der-Pauw-Messung muss die Probe mit vier Elektroden direkt an der Kante verbunden werden. Im ersten Schritt des Routings wird ein Strom über zwei Kontakte an einer Kante der Probe fließen gelassen und die Spannung über den beiden anderen Kontakten an der gegenüberliegenden Kante gemessen. Aus diesen beiden Werten lässt sich mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes ein Widerstand ermitteln. Im zweiten Schritt werden die Kontakte zyklisch geschaltet, und die Messung wird wiederholt. Der Schichtwiderstand der Probe kann dann leicht berechnet werden, indem die beiden gemessenen Widerstände (horizontal und vertikal) in die Van-der-Pauw-Formel eingesetzt und gelöst werden.

Ausgehend von den gemessenen Daten und dem Thermoelementabstand “t” können der spezifische Widerstand und die elektrische Leitfähigkeit nach folgenden Formeln berechnet werden:

 

 

 

Sie sind an einem LSR interessiert?

Sie benötigen weitere Informationen zu den Methoden?

Kontaktieren Sie uns noch heute!

 

Senden Sie uns Ihre Anfrage >>

Spezifikationen

Alle Fakten auf einen Blick

  • Modular system design. Can be upgraded with gas dosing system, illumination and Cryo-option.
  • Vacuum dichte Messkammer für Messungen unter definierten Atmosphären.
  • Einfach zu bedienende und austauschbare Probenhalter, mit integrierter Primär- und Sekundärheizung.
  • Die integrierte, hochmoderne Messelektronik liefert genaueste Ergebnisse für anspruchsvolle Proben.
  • Das Gerät kann für die gleichzeitige Messung von sowohl Seebeck Koeffizient und elektrischer Widerstand (Resistivität).
  • Der Probenhalter verfügt über einen speziellen Kontaktmechanismus zur einfachen Probenvorbereitung und ermöglicht Messungen mit hoher Reproduzierbarkeit.
  • Eine V-I-Plot-Messung kann durchgeführt werden, um zu beurteilen, ob der Sensor in gutem Kontakt mit der Probe steht
  • Das System ermöglicht vollautomatische, softwaregesteuerte Messungen mit vordefinierten Temperatur- und Messprofilen.
  •                                                                                        
  • Die gemessenen Rohdaten werden auf einem Datenträger gespeichert und können in verschiedenen Datenformaten zur Nachbearbeitung in Microsoft Excel oder Origin exportiert werden.
  •                                                                          
  • System kommt mit Constantan Reference incl. Tabellen und Zertifikat.
  •  
Model LSR-1
Temperaturbereich:  Grundeinheit: RT bis 200°C*
Option Kryo: -160°C bis +200°C*
Grundsätze der Messung: Seebeck-Koeffizient Messbereich: 0 bis 2,5 mV/K – Temperaturgradient bis zu 10K
Seebeck-Spannungsmessung: Bereich +-8 mV
Atmosphären: Inert, reduzierend, oxidierend, Vakuum
Heliumgas mit niedrigem Druck, empfohlen
Probenhalter: Integrierte PCB-Platine mit Primär- und Sekundär-Heizung
Probenumfang (Seebeck): L: 8 mm bis 25 mm; B: 2 mm bis 25 mm; T: Dünnfilm bis 2 mm
Probengröße (Widerstandsfähigkeit): L: 18 mm bis 25 mm; B: 18 mm bis 25 mm; T: dünne Folie bis 2 mm
Vakuumpumpe: optional
Heizrate: 0.01 – 100 K/min
Temperaturgenauigkeit: ±1,5 °C oder 0,0040 ∙ | t |
Elektrischer Widerstand: 10 nOhm
Thermospannung: 0.5 nV/K (nV = 10-9 V)
Probenhalter LSR-1

Probenhalter LSR-1

Software

Werte sichtbar und vergleichbar machen

Die leistungsfähige, auf Microsoft® Windows® basierende LINSEIS Thermoanalyse-Software übernimmt neben der verwendeten Hardware die wichtigste Funktion bei der Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von thermoanalytischen Experimenten. Mit diesem Softwarepaket bietet Linseis eine umfassende Lösung für die Programmierung aller gerätespezifischen Einstellungen und Steuerfunktionen sowie für die Datenspeicherung und -auswertung. Das Paket wurde von unseren hauseigenen Softwarespezialisten und Applikationsexperten entwickelt und hat sich seit Jahren bewährt.

Allgemeine Eigenschaften

  • Automatische Auswertung des Seebeck-Koeffizienten und der elektrischen Leitfähigkeit
  • Automatische Kontrolle der Probenkontaktierung
  • Automatische Messprogramme erstellen
  • Erstellung von Temperaturprofilen und Temperaturgradienten für die Seebeck-Messung
  • Farbwiedergabe in Echtzeit
  • Automatische und manuelle Skalierung
  • Darstellung der Achsen frei wählbar (z.B. Temperatur (x-Achse) versus Delta L (y-Achse))
  • Mathematische Berechnungen (z. B. erste und zweite Ableitung)
  • Datenbank zur Archivierung aller Messungen und Auswertungen
  • Multitasking (verschiedene Programme können gleichzeitig verwendet werden)
  • Multi-User-Option (Benutzerkonten)
  • Zoom-Optionen für Kurvenschnitte
  • Eine beliebige Anzahl von Kurven kann zum Vergleich übereinander geladen werden
  • Menü Online-Hilfe
  • Freie Beschriftung von Kurven
  • Vereinfachte Exportfunktionen (CTRL C)
  • EXCEL®- und ASCII-Export von Messdaten
  • Statistische Trendauswertung (Mittelwertkurve mit Konfidenzintervall)
  • Tabellarische Darstellung der Daten

Applikationen

Applikationsbeispiel: Auswertung gewonnener Daten durch lineare Regression

Seebeck-Spannung/Temperaturgradient (blau), gemessen während des Sweeps der Gradientenheizungsleistung zusammen mit der linearen Regression (rot).

Application example: LSR 1 Evaluating acquired data through linear regression

Der Seebeck-Koeffizient wird durch die Steigung der linearen Regression bestimmt.

Applikationsbeispiel: Datenauswertung

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

Bei dieser Methode wird der Seebeck-Koeffizient relativ zu Alumel gemessen. Um den absoluten Seebeck-Koeffizienten zu berechnen, wird Platin relativ zum Alumel-Draht über die Temperatur gemessen.

>> Application

 

Applikationsbeispiel: Seebeck-Koeffizient im Vergleich zur Temperatur.

Beispiel für die Messung des Seebeck-Koeffizienten von Konstantan.

>> Applikation

 

Sie sind an einem LSR interessiert?

Sie benötigen ein Angebot?

Kontaktieren Sie uns noch heute!

 

Senden Sie uns Ihre Anfrage >>

Downloads

Alles auf einen Blick

Broschüre LSR-1

Download

 

Thermal Electric Materials (PDF)

LSR, LZT, LFA, TF-LFA, TFA, Hall-Effect
Produkt Broschüre (PDF)

Download