本实用新型专利技术公开了一种温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置。该装置采用可粗、细调的升降装置；四根探针固定在升降装置可移动部分；两条热电偶线固定在中间两根探针上；探针和热电偶连接到数据采集模块；采集模块连接计算机；载物台采用散热片；散热片上面有半导体制冷、加热片；散热片下面装有散热风扇；载物台上罩有金属屏蔽罩。电阻率测量是利用四线制法，测试精确。经过处理，热电偶测试的温度点和探针测试的电压点近同一点，减少了误差。此装置的制冷、加热用半导体制冷、加热片，温度均匀，且可测量变温塞贝克系数及电阻率。本装置操作简便，测试功能多，测试精度高，适合块状或薄膜材料塞贝克系数及电阻率的测量，且不破坏样品。
【技术实现步骤摘要】
—种温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置
[0001 ] 本技术属于温差电材料测试
。具体涉及一种温差电材料塞贝克系数和电阻率的测量装置。
技术介绍
温差电材料是一种能实现电能和热能相互转换的功能材料，在制冷、温差发电以及传感器等方面有着广泛的应用。温差电材料效率常用无量纲的热优值ZT来表征:ζτ=S2 O T / K ,其中S为塞贝克系数，O为电导率，K为热导率，T为绝对温度。因此，精确测量材料的塞贝克系数和电阻率对评估温差电材料的性能具有重要意义。 塞贝克系数测量方法常用两端温差法，根据公式S=AV/AT，其中S为塞贝克系数，AV为温差为AT两点处的电势差，测出材料某两端处温差AT以及对应的电势差M,之后对所测点做线性拟合，由直线斜率便得到材料的塞贝克系数S。电阻率测量常采用四线制法，消除了线路电阻的影响，当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流I，另两条测试线测量未知电阻的电压降V，通过计算得出电阻值R=V/ I。 目前已有很多测试温差电材料电阻率和塞贝克的装置，但将二者结合起来测量的装置还不多，某些研究将二者结合一起，但是存在如下问题:1)塞贝克测试中，电压测试点和温度测试点不在同一点，存在很大的测量误差。2)将二者结合一起的电阻率测量中，常采用二线制而非四线制，造成了测量回路电阻的影响。3)将二者结合一起的测量装置中，很少能够单独控制探针高度，不易测量表面非平整材料。4)将二者结合一起的测量装置中，大都结构复杂，操作不易，且易造成材料的永久破坏。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种测量温差电材料塞贝克系数及电阻率的装置。该装置可以同时对一个温差电样品进行室温或变温塞贝克系数及电阻率的测量。此装置测量精度高，测试简单，且不会对材料进行破坏，可以测试表面非平整的材料。 为达到上述目的本技术的构思是:利用升降装置，将四根探针固定在升降装置可移动部分，四根探针与可移动部分之间靠弹簧连接，使得四根探针可独立升降，两条热电偶线固定在中间两根探针上，四根探针和两条热电偶线电气相连接到数据采集模块，数据采集模块再与计算机连接，利用计算机选择电阻率测量或塞贝克系数测量档位，并处理采集数据。载物台采用散热片，散热片上面固定半导体制冷、加热片，散热片下面装有散热风扇，载物台上罩有金属屏蔽罩屏蔽外界干扰信号，半导体制冷、加热片和散热风扇的控制电源电气连接至计算机。 根据上述技术构思，本技术采用下述技术方案: 一种温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，包括一个载物台和一个升降装置，其特征在于:有四根探针固定在升降装置可移动部分上；有两条热电偶线固定在中间两根探针上；所述四根探针和两条热电偶线经一个数据采集模块与计算机电连接；所述载物台有一个散热片；该散热片上面固定有半导体制冷、加热片；而散热片下面装有散热风扇；载物台上罩有金属屏蔽罩；半导体制冷、加热片和散热风扇经一个控制器连接计算机。 所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，其特征在于:所述升降装置具有粗调机构和细调机构，可精确调整定位可移动部分Z轴方向的位置。 所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，其特征在于:所述四根探针等距固定在升降装置可移动部分的下端。所述四根探针高度单独可调。 所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，其特征在于:所述四根探针分别固定在四根绝缘柱上，四只弹簧分别套到四根绝缘柱上，套有弹簧的绝缘柱分别穿过一块固定板的四个柱形孔中，四个弹簧顶端接触到固定板的下面部分，四根绝缘柱上、下部分分别装有螺帽，上部分四个螺帽接触到固定板的上面部分，下部分四个螺帽分别接触到四个弹簧底端，与上部分四个螺帽分别调节四根探针高度。 所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，其特征在于:所述两条热电偶线固定在中间两根探针上，该两条热电偶探头做成针尖状，分别与两根探针固定在一起，实现与样品的点接触。 所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，其特征在于:所述金属屏蔽罩上有一直径与升降装置可移动部分截面直径近似相同的孔。 所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，其特征在于:所述四根探针经一个数据采集模块与计算机电连接，探针连接至数据采集模块的电流源，探针连接至数据采集模块的电压采集端。 与现有技术相比，本技术的有益效果是:本技术采用了新的、简单的设计思路解决了现有温差电材料塞贝克系数及电导率测试装置存在的问题，采用经过特殊加工处理的热电偶与探针的结合，实现了温度和电势的近同一点的点测量，有效的避免了空间位置不同带来的测量误差。采用四根探针四线制测量电阻率，有效的避免了线路电阻引起的测量误差。四根探针均单独可升降，使得探针可以很好的与样品接触，可以测量表面非平整温差电材料。样品台采用半导体制冷、加热片实现对样品的制冷、加热功能，且可以进行变温测量。样品台上有一屏蔽罩，可以有效的屏蔽外界干扰信号，使得数据测量更精确。本装置结构简单，测试方便，可以同时精确的同时测量温差电材料的塞贝克系数及电阻率。 【附图说明】 图1为本专利技术装置的结构示意图； 图2为测量探针固定的结构示意图； 图3为测量塞贝克系数的探针及热电偶的结构示意图； 图4为测试台的结构示意图； 图5室温下Bi2Te3薄膜Seebeck系数测试的数据点和拟合曲线。 图6变温Bi2Te3薄膜Seebeck系数测试的数据点和拟合曲线。 图7室温Bi2Te3薄膜电导率测试结果曲线。 图8变温Bi2Te3薄膜电导率测试结果曲线。 【具体实施方式】 本技术的优选实施例结合附图详细如下: 实施例一: 参见图f图4，本温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置，一种温差电材料塞贝克系数及电阻率的测试装置，包括一个载物台和一个升降装置(1)，其特征在于:有四根探针(6a、6b、6c、6d)固定在升降装置(I)的可移动部分(4)上；有两条热电偶线(7a、7b)固定在中间两根探针(6b、6c)上；所述四根探针(6a、6b、6c、6d)和两条热电偶线(7a、7b)经一个数据采集模块(8)与计算机(9)电连接；所述载物台有一个散热片(12);该散热片 (12)上面固定有半导体制冷、加热片(I la、I Ib);而散热片(12)下面装有散热风扇(13);载物台上罩有金属屏蔽罩(15);半导体制冷、加热片(lla、llb)和散热风扇(13)经一个控制器(10)连接计算机(9)。 实施例二: 本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下: 所述升降装置(I)具有可移动部分(4) Z轴方向的粗调机构(2)和细调机构。所述四根探针(6a、6b、6c、6d)等距固定在升降装置(I)可移动部分(4)的下端。所述四根探针具有(6a、6b、6c、6d)高度单独可调机构。所述四根探针(6a、6b、6c、6d)分别固定在四根绝缘柱(18a、18b、18c、18d)上，四只弹簧(19a、19b、19c、19d)分别套到四根绝缘柱(18a、18b、18c、18d)上，套有弹簧(19a、19b、19c、19d)的绝缘柱(18a、18b、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置，包括一个载物台和一个升降装置（1），其特征在于：有四根探针（6a、6b、6c、6d）固定在升降装置（1）的可移动部分（4）上；有两条热电偶线（7a、7b）固定在中间两根探针（6b、6c）上；所述四根探针（6a、6b、6c、6d）和两条热电偶线（7a、7b）经一个数据采集模块（8）与计算机（9）电连接；所述载物台有一个散热片（12）；该散热片（12）上面固定有半导体制冷、加热片（11a、11b）；而散热片（12）下面装有散热风扇（13）；载物台上罩有金属屏蔽罩（15）；半导体制冷、加热片（11a、11b）和散热风扇（13）经一个控制器（10）连接计算机（9）。
【技术特征摘要】
1.一种温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置，包括一个载物台和一个升降装置(1)，其特征在于:有四根探针(6a、6b、6c、6d)固定在升降装置(I)的可移动部分(4)上；有两条热电偶线(7a、7b)固定在中间两根探针(6b、6c)上；所述四根探针(6a、6b、6c、6d)和两条热电偶线(7a、7b)经一个数据采集模块(8)与计算机(9)电连接；所述载物台有一个散热片(12);该散热片(12)上面固定有半导体制冷、加热片(IlaUlb);而散热片(12)下面装有散热风扇(13);载物台上罩有金属屏蔽罩(15);半导体制冷、加热片(lla、llb)和散热风扇(13)经一个控制器(10)连接计算机(9)。2.根据权利要求1所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置，其特征在于:所述升降装置(I)具有可移动部分(4) Z轴方向的粗调机构(2)和细调机构。3.根据权利要求1所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置，其特征在于:所述四根探针(6a、6b、6c、6d)等距固定在升降装置(I)可移动部分(4)的下端；所述四根探针具有(6a、6b、6c、6d)高度单独可调机构。4.根据权利要求1或3所述温差电材料塞贝克系数及电阻率的测量装置，其特征在于:所述四根探针(6a、6b、6c、6d)分别固定在四根绝缘柱(18a、18b、18c、18d)上，四只弹簧(19a、19b、19c、19d)分别套到四根绝缘柱(18a、18b、18c、18d)上，套有弹簧(19a、19b、19c、19d)...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡志宇，张自强，曾志刚，张向鹏，杨晓云，王志冲，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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