[發明專利]一種電磁及光電測試多功能樣品桿

有效

• 申請號: 201410438358.2
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104181341B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 郝飛翔;楊盛瑋;張大龍;董思寧;李曉光
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R1/02
• 分類號: G01R1/02;G01R27/02;G01R27/26;G01R31/00;G01M11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明是一種測量常規金屬或半導體材料的電磁及光電性能的多功能樣品桿，尤其是使材料受電場、磁場，特別是光場的同時作用，測量固體材料在外場作用下的介電、鐵電以及光電輸運等物理性質及其變化。

背景技術

在基礎科學中，需要在極端條件下測試常規金屬或半導體材料的薄膜或塊體樣品的各種電輸運性質。為了達到所需要的實驗條件，需要使用樣品桿將樣品送入測試系統，而測試系統本身可以提供高真空、極低溫和強磁場等條件。目前，常規的輸運性能測試操作是：首先將測試的體塊材料或者薄膜樣品安裝在樣品桿測試端的樣品臺上，使樣品表面的電極與測試系統的底座歐姆連接，再將樣品桿送入測試系統；抽真空后，在不同的溫度和磁場條件下進行各種電輸運的測試。在材料科學和凝聚態物理的研究中，物質的介電、鐵電以及光電輸運特性是其非常重要的組成部分。但是，在常規測試系統中,其樣品桿存在如下問題：1)由于受到測試系統本身的信號線型號、儀表性能、量程以及程序功能等的限制，不能測試樣品的介電、鐵電以及磁電耦合方面的性能；2)常規樣品桿沒有對樣品施加光場作用的功能，故不能獲得所測試樣品在光場作用下的光電和磁電輸運性質及變化規律。

發明內容

現有樣品桿測試量程極其有限、測試功能單一，特別是不能實現介電、鐵電以及光電輸運特性的測量，本發明提供一種新型樣品桿來克服這些局限性。可以利用該樣品桿將外部電場與光場施加在樣品上，不僅能測量介電、鐵電以及光電輸運特性，而且測試所需的電信號完全由程序自由控制，信號測量也可以根據具體的測試需求自由選擇不同的信號線型號和不同的儀表，從而獲得更高精度，更大的測試范圍等。測試者還可以通過自己所編寫程序導入特定要求的光場信號，光源選擇也基本不受限制，從而能夠對樣品進行較為全面的光電性能測試。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種電磁及光電測試多功能樣品桿，其包含：與外部隔絕的真空密封端，帶有隔熱環的空心鈦金屬桿和安裝樣品的銅底座；真空密封端安裝有一個金屬密封罩，金屬密封罩的蓋子上安裝有四組SMA導線轉接頭和一組SAM光纖轉接頭，SAM光纖轉接頭在金屬密封罩的蓋子中間，四組SMA導線轉接頭在SAM光纖轉接頭周圍，將一端封裝有SMA接頭的光纖與SMA光纖轉接頭在金屬密封罩內部連接，光纖沿著空心鈦金屬桿的內部空間穿過，使得光纖裸露端到達樣品臺上方，電極導線和光纖可以分別延空心鈦金屬桿外壁和內壁穿入安裝樣品的銅底座，將外部自由可控的電場與光場導入到樣品臺，實現外部自由可控的電場與光場施加在樣品上。

進一步的，真空密封連接接頭，密封端金屬罩，密封端金屬蓋，SMA導線轉接頭，SMA光纖轉接頭相互連接處均帶有用來實現真空要求的密封圈。

進一步的，真空密封連接接頭，密封端金屬罩，密封端金屬蓋均為表面光潔的不銹鋼材質。

進一步的，安裝樣品的銅底座，M2螺絲，樣品臺，光纖與導線固定平臺均使用黃銅材質。

進一步的，電極導線和光纖與導線固定平臺之間使用低溫膠固定，光纖和光纖與導線固定平臺之間也使用低溫膠固定。

進一步的，光纖是表面有金屬鍍層的光纖，且可以耐受極低溫。

本發明的原理為：