本实用新型专利技术公开了用于分析测试样品的开尔文探针系统及用于其的校准系统。用于分析测试样品的开尔文探针系统包括：驱动器，由驱动控制/电源控制和供电，用于围绕旋转轴线旋转物体；连接到所述驱动器的开尔文探针头，包括开尔文探针，在一端具有开尔文探针面；其特征在于，所述开尔文探针面相对于所述旋转轴线设置在所述开尔文探针头的侧面上。
Kelvin Probe System for Analyzing and Testing Samples and Its Calibration System
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析测试样品的开尔文探针系统及用于其的校准系统
本技术总体涉及测量系统，更具体地涉及一种开尔文(Kelvin)探针系统及其操作方法。
技术介绍
开尔文探针是已知的。开尔文探针(分别为SKP和KP)的扫描和非扫描版本是常规用于测量表面电荷或表面功函数/伏打(Volta)电位的标准非接触实验室仪器。近年来，已经证明KP可以直接测量涂覆或裸露金属表面上的腐蚀电位。M.Stratmann及其同事开创了这项开创性的工作。根据以前的工作，应该参考WO1991019972和M.Stratmann、H.Streckel、Corr.Sci.6-7,1990,681-696。简而言之，KP的核心是电容器，其中一个振动板在用作第二板的金属衬底上方的特定高度被致动。从正弦电流测量的伏打电位被实时转换成腐蚀电位。这项技术带来了几个问题。首先，与探针振动相关的强烈振动会改变到待测物体的距离，从而导致噪声和机械问题。其次，探针往往很薄很长，以获得精确的测量，因此也是脆弱的。这种扩展的几何构型结合振动导致声学模式，这又使得薄探针也横向移动到待测物体，而不只是横向地跨越单个点。第三，长期的测试将需要标准，这种标准在现场是有问题的，并且还需要中断操作。根据现有技术，应该参考KURTEV,I.等人的“用于接触电位差测量的旋转动态电容器的改进”，J.Phys.E：Sci.Instrum.，1983年7月，Vol.17，no.7，第594-595页。这涉及开尔文探针系统，其中探针表面面向轴的端部而不在侧面上。还应该参考关于非振动电容探针的US5974869。根据现有技术，应参考CN203965529，其公开了一种用于在绝缘材料的表面上的电荷的二维分布的自动测量系统。该自动测量系统包括内部设置有二维电控位移台的密封腔体，其中待测样品通过背板电极固定设置在二维电控位移台上；待测样品的上下端分别连接高压电极和接地电极；一维磁耦合直线旋转驱动器的运动端设有绝缘夹具；开尔文探针固定设置在绝缘夹具上；开尔文探针的检测点垂直于待测样品；开尔文探针的输出信号引线与密封腔外部的静电计连接；静电计的信号输出端与计算机的数据采集系统连接；密封腔体的另一侧设置有连接管；且连接管的尾端设置有真空泵。自动测量系统用于测量绝缘材料的表面电荷密度的二维分布，从而丰富绝缘材料的闪络特性研究内容和电荷分布测量手段。然而，没有公开开尔文探针表面或校准，而且这似乎基于来自TrekInc.的现有装置，如在https://www.researchgate.net/publication/231129114中公开的系统。一种基于开尔文探针的测量方法，用于测量受电子辐射的绝缘体和绝缘导体的电子发射量。
技术实现思路
本技术要解决的问题因此，本技术的主要目的是提供一种克服上述缺点的系统和方法。解决问题的手段本技术通过具有纵向轴线的探针实现上述目的，其中探针围绕与纵向轴线不重合的轴线旋转。在本技术的第一方面，提供了一种用于分析测试样品的开尔文探针系统，所述开尔文探针系统包括：驱动器，由驱动控制/电源进行控制和供电，用于围绕旋转轴线而旋转物体；连接到所述驱动器的开尔文探针头，包括开尔文探针，在端部具有开尔文探针面，其中所述开尔文探针面相对于所述旋转轴线设置在所述开尔文探针头的侧面上。在一个实施例中，开尔文探针头包括多个开尔文探针面。在另一个实施例中，多个开尔文探针面由多于一种材料制成。在另一个实施例中，至少一个开尔文探针面由多于一种材料制成。在另一个实施例中，多于一个开尔文探针面由不同的材料制成。在另一个实施例中，多于一个开尔文探针面具有不同的尺寸。在另一个实施例中，多个开尔文探针面沿着开尔文探针头的表面分布在不同的角度位置处。在另一个实施例中，多个开尔文探针面沿开尔文探针头的宽度分布在不同的位置处。在另一个实施例中，至少一个开尔文探针面是可拆卸的。在本技术的第二方面，提供了一种用于开尔文探针系统的校准系统，其中开尔文探针系统还包括远离待测量样品定位的校准样品，其中校准样品作为用于校准旋转开尔文探针的内置参考表面进行操作。在一个实施例中，用于开尔文探针系统的校准系统还包括多个校准样品，其中校准样品由不同的材料制成。在本技术的第三方面，提供了一种用于使用开尔文探针系统来测量氢的存在的方法，其中开尔文探针系统在待测样品中的金属界面处测量来自表面电荷和界面介电常数的组中的至少一个。通过金属体中自由扩散的质子引起的金属功函数的变化，可检测到金属比如钢中存在的氢。在一个实施例中，开尔文探针系统还包括用于开尔文探针系统的校准系统，其中对由与未被暴露于氢的待测量样品相对应的材料制成的第一校准样品执行校准，并且对由与已暴露于氢的待测样品相对应的材料制成的第二校准样品执行校准。在另一个实施例中，所述方法包括在操作开尔文探针系统之前，在待测样品上沉积具有氢吸附性质的钯(Pd)层或类似金属。本技术的效果现有技术的技术差异在于探针旋转而不是振动。这些效果进一步提供了另外的有利效果：·它可以避免噪音·它使探针脆弱程度降低，特别是如果探针嵌入主体·它避免了与实际定位有关的相关不确定性的声学模式·它允许自我校准，也可以连续自我校准附图说明本技术的上述和其它特征在所附权利要求中具体阐述，并且考虑到参照附图给出的本技术的示例性实施例的以下详细描述，其优点将变得更清楚。以下将结合附图中示意性示出的示例性实施例进一步描述本技术，其中：图1示出了根据现有技术的探针；图2示出了探针和样品之间的伏打电位图；图3示出了本技术的一个实施例；图4示意性地示出了根据图3的实施例的仪器的实施例；图5示出了使用根据图4的仪器系统的测量曲线的示例；图6示出了本技术的一个实施例，包括多个相同尺寸的开尔文探针面；图7示出了本技术的一个实施例，包括多个不同尺寸的开尔文探针面；图8示出了本技术的一个实施例，包括两个尺寸的四个开尔文探针面；图9示出了使用如图8所示的配置的读出；以及图10示出了用于交叉读取测试样品和校准样品的几何结构的实施例。附图标记列表以下附图标记和符号用于参考附图：100开尔文探针系统102驱动器104驱动控制/电源106轴108电拾取器、滑环109轴编码器110开尔文探针屏蔽112屏蔽孔径120开尔文探针头122开尔文探针124、124A-G、402、404开尔文探针面126、406电隔离器128主体132校准样品134测试样品、待测样品140电子单元200根据现有技术的开尔文探针系统202振动器204振动器控制/电源206轴208电拾取器209轴位置读出器220开尔文探针头222开尔文探针224开尔文探针面234测试样品240电子单元302执行器控制器304执行器306放大器/滤波器308信号处理单元312数据可视化单元314数据记录器316自我诊断单元具体实施方式以下参照附图更全面地描述本公开的各个方面。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于贯穿本公开所呈现的任何特定的结构或功能。相反，提供这些方面使得本公开将是彻底和完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。基于本文的教导，本领域技术人员应该理解，本公开的范围旨在覆盖本文所公本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于分析测试样品的开尔文探针系统，所述开尔文探针系统(100)包括：驱动器(102)，由驱动控制/电源(103)控制和供电，用于围绕旋转轴线而旋转物体，连接到所述驱动器(102)的开尔文探针头(120)，包括开尔文探针(122)，在一端具有开尔文探针面(124)，其特征在于，所述开尔文探针面相对于所述旋转轴线设置在所述开尔文探针头的侧面上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.24 GB 1511114.9;2015.06.24 NO 201508291.一种用于分析测试样品的开尔文探针系统，所述开尔文探针系统(100)包括：驱动器(102)，由驱动控制/电源(103)控制和供电，用于围绕旋转轴线而旋转物体，连接到所述驱动器(102)的开尔文探针头(120)，包括开尔文探针(122)，在一端具有开尔文探针面(124)，其特征在于，所述开尔文探针面相对于所述旋转轴线设置在所述开尔文探针头的侧面上。2.根据权利要求1所述的用于分析测试样品的开尔文探针系统，其特征在于，所述开尔文探针头包括多个开尔文探针面(124)。3.根据权利要求2所述的用于分析测试样品的开尔文探针系统，其特征在于，所述多个开尔文探针面(124)由多于一种材料制成。4.根据权利要求3所述的用于分析测试样品的开尔文探针系统，其特征在于，至少一个开尔文探针面(124)由多于一种材料制成。5.根据权利要求3所述的用于分析测试样品的开尔文探针系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：EF图尔库，M罗韦尔德，
申请(专利权)人：泰康公司，
类型：新型
国别省市：挪威,NO
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