[發(fā)明專利]一種薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310131502.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN104111267A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軒;王濤;刁訓(xùn)剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市太陽能研究所集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱電性能測(cè)試領(lǐng)域的一種測(cè)量?jī)x，特別涉及一種薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)

熱電材料可以將熱能直接轉(zhuǎn)化成電能(塞貝克效應(yīng))。它具有無運(yùn)動(dòng)部件，無噪音，無污染，性能可靠壽命長等優(yōu)點(diǎn)。衡量薄膜熱電材料熱電性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)為塞貝克系數(shù)，它由材料自身屬性決定，塞貝克系數(shù)越高，材料的熱電性能越好，熱電轉(zhuǎn)化效率越高。近年來隨著航天、深空探測(cè)等特殊應(yīng)用對(duì)于熱電材料提出了輕量化，高效化的更高要求和真空鍍膜技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了薄膜型熱電材料及器件，目前很多研究者都在嘗試制備具有高性能的熱電薄膜。目前已有的塞貝克系數(shù)測(cè)試裝置主要針對(duì)塊體材料，少有針對(duì)薄膜的測(cè)試系統(tǒng)。因此設(shè)計(jì)一種穩(wěn)定可靠的專門針對(duì)薄膜材料的塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x，以克服現(xiàn)有儀器不能對(duì)薄膜材料進(jìn)行測(cè)試的缺陷，并且實(shí)現(xiàn)塞貝克系數(shù)的動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x，包括樣品臺(tái)、溫度控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述樣品臺(tái)包括樣品夾和底座，所述樣品夾用來固定測(cè)試樣品，其包括熱端部和冷端部，所述熱端部和冷端部分別固定測(cè)試樣品的兩端；

所述溫度控制系統(tǒng)包括傳感器、溫控器、繼電器、加熱器和冷卻器，所述傳感器、加熱器和冷卻器均設(shè)置在所述樣品夾上，所述溫控器輸入端與所述傳感器相連，其輸出端與所述繼電器輸入端相連，所述加熱器和所述冷卻器分別與所述繼電器的輸出端相連，所述熱端部和所述冷端部之間具有溫差；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括金電極和數(shù)據(jù)采集卡；所述金電極用于采集測(cè)試樣品的電壓信號(hào)，通過所述數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，顯示于具有信息交互單元的計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步地，所述樣品臺(tái)的熱端部上設(shè)有若干個(gè)孔，用于放置加熱器和冷卻器；

所述樣品臺(tái)的冷端部上設(shè)有若干個(gè)孔，用于放置加熱器和冷卻器。

進(jìn)一步地，所述樣品夾的熱端部和冷端部分別連接傳感器，所述傳感器與所述溫控器相連，所述溫控器的輸出端連接所述繼電器，所述繼電器連接加熱器構(gòu)成加熱回路；

或者，所述繼電器連接冷卻器構(gòu)成冷卻回路。

進(jìn)一步地，對(duì)于所述樣品的夾熱端回路，所述繼電器常開觸點(diǎn)接若干個(gè)加熱器，常閉觸點(diǎn)接若干個(gè)冷卻器，每個(gè)加熱回路或冷卻回路都有開關(guān)單獨(dú)控制，干路設(shè)總開關(guān)；

或者，

對(duì)于所述樣品夾的冷端回路，所述繼電器常開觸點(diǎn)接若干個(gè)加熱器，常閉觸點(diǎn)接若干個(gè)冷卻器，每個(gè)加熱回路或冷卻回路都有開關(guān)單獨(dú)控制，干路設(shè)總開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述加熱器采用不銹鋼電加熱器；所述冷卻器采用半導(dǎo)體制冷元件。

進(jìn)一步地，所述底座由具有電絕緣性能和熱絕緣性能的材料制成。

進(jìn)一步地，所述樣品夾上設(shè)有用來固定測(cè)試樣品的螺絲，所述螺絲沿測(cè)試樣品的長度方向位置可調(diào)。

進(jìn)一步地，所述樣品夾熱端部和冷端部與底座間通過螺絲固定，所述螺絲沿底座長度方向移動(dòng)，用來調(diào)整熱端部和冷端部之間的距離。

進(jìn)一步地，所述溫控器為可編程比例積分微分PID調(diào)節(jié)器；

繼電器為可控硅固態(tài)繼電器；

傳感器為熱敏電阻或熱電偶。

進(jìn)一步地，所述金電極為銅基材單面鍍金，鍍金一面與測(cè)試樣品接觸；所述數(shù)據(jù)采集卡為盒式，與計(jì)算機(jī)接口連接。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x可以測(cè)量厚度大于20nm薄膜的塞貝克系數(shù)，同時(shí)也能夠測(cè)量厚度小于10mm塊體的塞貝克系數(shù)，并且可以以每秒10000次的速度進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量，大大增加了數(shù)據(jù)可靠性和測(cè)試效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x中樣品臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例薄膜材料塞貝克系數(shù)測(cè)量?jī)x中溫度控制系統(tǒng)的接線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。