Descrição do
Vai direto ao assunto
Com a plataforma Linseis LSR LSR-3 (LSR L31), os materiais termoeléctricos podem ser caracterizados quase completamente, tanto na forma de material sólido como na forma de películas finas. Na versão básica LSR-3 (LSR L31), tanto o coeficiente Seebeck como a condutividade eléctrica (resistência eléctrica) de materiais sólidos podem ser medidos de forma totalmente automática e simultânea até uma temperatura máxima de 1500°C.
A versão gund pode ser combinada com várias opções para alargar a gama de aplicações. Por exemplo, a opção de baixa temperatura permite uma medição totalmente automática utilizando LN2 arrefecido até -100°C e a utilização de um adaptador especial de película fina para medir películas e camadas finas.
Uma câmara opcional permite que a condutividade eléctrica seja determinada com a máxima precisão e a utilização da opção de alta impedância alarga significativamente a gama de medição para que as amostras com fraca condutividade eléctrica possam também ser caracterizadas.
Como a condutividade térmica é necessária, para além do coeficiente de Seebeck e da condutividade eléctrica, para calcular o valor de mérito adimensional ZT, é normalmente necessário utilizar outro dispositivo de medição, como um LaserFlash por exemplo.
Para resolver este problema, pode ser integrado um LaserFlash adicional na plataforma Linseis LSR LSR-3 (LSR L31) (ver
LZT-Meter
) ou pode ser usado um adaptador especial, que permite a medição de materiais sólidos usando o método Harman. Esta é uma determinação ZT direta que, em combinação com as duas medições originais, permite tirar conclusões sobre a condutividade térmica. Uma plataforma LSR com um método Harman integrado é referida como uma
Princípio de medição Coeficiente de Seebeck
Uma amostra cilíndrica, quadrada ou retangular é posicionada verticalmente entre dois eléctrodos. O bloco de eléctrodos inferior e, opcionalmente, também o bloco de eléctrodos superior (para inverter o gradiente de temperatura) contêm uma bobina de aquecimento (aquecedor secundário). Todo o dispositivo de medição está localizado num forno, que aquece a amostra a uma temperatura específica para a medição. Quando esta temperatura é atingida, o aquecedor secundário no elétrodo inferior gera um gradiente de temperatura predefinido ao longo da amostra. Dois termopares T1 e T2 que contactam lateralmente medem agora a diferença de temperatura (ΔT = T2 – T1) entre o contacto quente e o contacto frio na amostra. Além disso, um dos dois cabos do termopar é utilizado para medir a força eletromotriz dE (ou tensão termoeléctrica Vth).
Um mecanismo de mola único permite o melhor contacto elétrico possível entre os termopares e a amostra e, por conseguinte, medições altamente precisas. O coeficiente Seebeck pode então ser facilmente calculado a partir dos dados de medição obtidos utilizando a seguinte fórmula:
Princípio de medição Condutividade eléctrica
É utilizada uma medição DC a quatro fios para determinar a resistência eléctrica específica ou a condutividade eléctrica das amostras. Isto permite que as influências parasitas, como a resistência do contacto ou do fio, sejam suprimidas e que a precisão da medição seja significativamente aumentada.
Para a medição em equilíbrio térmico (ΔT = 0K), é introduzida na amostra uma corrente contínua constante(IDC) utilizando os dois eléctrodos. Devido às dimensões dos eléctrodos e da amostra, pode assumir-se um fluxo de corrente unidimensional quase ideal dentro da amostra. A queda de tensão resultante (VΩ) ao longo de uma secção do comprimento “t” da amostra é medida novamente utilizando um dos dois fios do termopar.
Com base nos dados de medição e no espaçamento entre termopares “t”, a resistência específica e a condutividade eléctrica podem ser calculadas utilizando as seguintes fórmulas.
Princípio de medição Método Harman
O método Harman permite calcular a figura de mérito termoelétrico ZT de um material medindo a curva de tensão de uma amostra ao longo do tempo quando é aplicada uma corrente contínua (DC).
Para a medição, é injectada uma corrente numa amostra termoeléctrica através de dois contactos de agulha. Devido ao efeito Peltier, uma das duas junções é aquecida ou arrefecida localmente. Como resultado, é criado um perfil de temperatura caraterístico sobre a amostra devido às condições de fronteira adiabáticas. Se a relação for calculada a partir da medição da queda de tensão inicial (parte óhmica sem gradiente de temperatura) e da medição da queda de tensão estacionária (incluindo a tensão termoeléctrica), pode ser calculado o fator de qualidade sem dimensão ZT (e a partir daí também a condutividade térmica lambda).
As vantagens básicas do método Harman em comparação com o cálculo de ZT a partir de medições individuais são que apenas é necessário um único dispositivo de medição, apenas uma única amostra precisa de ser preparada e o erro de medição resultante para ZT é significativamente menor devido à medição direta. A desvantagem, no entanto, é que o método de medição só pode ser utilizado para bons materiais termoeléctricos e até um máximo de 400°C.
Adaptador para camadas e películas finas
Devido às suas propriedades únicas em comparação com materiais sólidos, o interesse em amostras nanoestruturadas, tais como películas finas ou nanofios, aumentou significativamente nos últimos anos. Para satisfazer os requisitos da investigação atual, a LINSEIS desenvolveu dois suportes de amostras diferentes para películas e folhas livres ou revestimentos num substrato para a plataforma LSR. Graças ao design único dos suportes de amostras, um grande número de amostras preparadas de forma diferente pode ser caracterizado com o LSR em termos de espessura de revestimento e método de produção.
Acessórios disponíveis
Suporte de amostras para amostras redondas
Opção de termopares e câmara
Termopares standard: para uma precisão máxima
Termopares encamisados: para amostras exigentes
Termopares do tipo K/S/C:
- Tipo K para medições a baixas temperaturas
- Tipo S para medições a altas temperaturas
- Tipo C para todas as amostras que atacam a platina
Opção de câmara
- Opção de câmara para medições da distância da sonda
- permite medições de resistência de alta precisão
- Pacote de software incluído
Caraterísticas únicas
Medições na gama de temperaturas
de -100°C a 1500°C utilizando os fornos intercambiáveis
Medição direta de ZT utilizando o método
Harman
Forno de infravermelhos de alta velocidade para
um excelente controlo da temperatura e um maior rendimento das amostras
Grande seleção de termopares e opção de câmara
para medições de resistência precisas
Tens dúvidas? Telefona-nos!
+49 (0) 9287/880 0
quinta-feira das 8 às 16 horas
e sexta-feira das 8 às 12 horas.
Estamos aqui para ti!
Especificações
Preto sobre branco
Caraterísticas especiais
- Fluxo de calor unidimensional quase ideal através da amostra
- Graças à opção de alto ohm e aos termopares posicionáveis de forma variável, mesmo as amostras mais exigentes podem ser medidas de forma fiável.
- Medições na gama de temperaturas de -100°C a 1500°C são possíveis utilizando fornos intermutáveis
- Medição direta da ZT nas pernas (método Harman)
- Medição da condutividade térmica utilizando o método Harman
- Forno de infravermelhos de alta velocidade para um excelente controlo da temperatura durante a medição e um maior rendimento das amostras
- Grande seleção de termopares disponíveis (gama de temperaturas, com bainha, sem bainha)
- Opção de câmara para medições de resistividade de alta precisão
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 |
Folha de dados
Software
Tornar os valores visíveis e comparáveis
O poderoso software de análise térmica LINSEIS, baseado no Microsoft® Windows®, desempenha a função mais importante na preparação, execução e avaliação de experiências termoanalíticas, para além do hardware utilizado. Com este pacote de software, a Linseis oferece uma solução abrangente para a programação de todas as definições específicas do dispositivo e funções de controlo, bem como para o armazenamento e avaliação de dados. O pacote foi desenvolvido pelos nossos especialistas de software internos e especialistas em aplicações e foi experimentado e testado ao longo de muitos anos.
Propriedades gerais
- Avaliação automática do coeficiente Seebeck e da condutividade eléctrica
- Controlo automático do contacto com a amostra
- Cria programas de medição automáticos
- Criação de perfis de temperatura e gradientes de temperatura para a medição Seebeck
- Avaliação automática das medições Harman (opcional)
- Ecrã a cores em tempo real
- Escala automática e manual
- Visualização dos eixos livremente selecionáveis (por exemplo, coeficiente Seebeck (eixo y) em relação à temperatura (eixo y))
- Cálculos matemáticos (por exemplo, primeira e segunda derivadas)
- Base de dados para arquivar todas as medições e análises
- Multitarefa (podes utilizar diferentes programas ao mesmo tempo)
- Opção multiutilizador (contas de utilizador)
- Opções de zoom para secções de curvas
- Podes carregar qualquer número de curvas umas sobre as outras para comparação
- Menu Ajuda Online
- Etiquetagem gratuita das curvas
- Funções de exportação simplificadas (CTRL C)
- Exportação de dados de medição em EXCEL® e ASCII
- As curvas de zero podem ser calculadas
- Avaliação estatística da curva (curva de valor médio com intervalo de confiança)
- Impressão tabular dos dados
Aplicações
Exemplo de aplicação: Constantan (referência de alta temperatura)
Em contraste com a amostra de referência Bi2Te3(SRM 3451)™ fornecida pelo NIST, que só pode ser utilizada numa gama de temperaturas limitada até 390 K, a nossa amostra de referência alternativa de constantan pode ser utilizada como referência de alta temperatura até 800°C. A medição seguinte mostra uma curva de medição típica, que está bem dentro das tolerâncias especificadas.
Exemplo de aplicação: liga de SiGe
As ligas de silício-germânio são materiais termoeléctricos estáveis a altas temperaturas e são normalmente utilizadas nas condições ambientais mais exigentes, como em missões espaciais ou a altas temperaturas para recuperar energia a partir de calor residual. No entanto, a medição seguinte foi efectuada para testar o comportamento a baixas temperaturas de uma liga recentemente desenvolvida.
Exemplo de aplicação: Medição de ZT do NIST Bi 2 Te 3 (método Harman)
A figura seguinte mostra a medição da amostra de referência NIST (SRM 3451)™ Bi2Te3, medida utilizando o método Harman para uma medição direta de ZT na nossa plataforma LINSEIS LSR.
O material de referência NIST (SRM 3451)™ Bi2Te3Bismuth telluride foi analisado utilizando o método Harman em combinação com a nossa plataforma LINSEIS LSR. A medição mostra claramente a distribuição típica de tensão num único ponto de medição de temperatura. Neste caso, o valor da “figura de mérito” ZT à temperatura ambiente pode ser simplesmente calculado estabelecendo uma relação entre a queda de tensão óhmica e a queda de tensão termoeléctrica. Verificou-se que a ZT é de 0,50 à temperatura ambiente.
Bem informado
