一种高精度的石墨坩埚电阻率测试装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种高精度的石墨坩埚电阻率测试装置，所述装置包括测试主机，和与所述测试主机电连接的电阻率测试组件，所述电阻率测试组件包括：用于承载石墨坩埚的底座，和沿高度方向延伸的测试杆，所述测试杆上设有四个分别与测试主机电连接且等距离间隔分布的电接触件，所述电接触件的接触端朝向石墨坩埚，并且位于同一直线上；所述测试杆至少设置两个，并且沿石墨坩埚的周向均匀分布。本申请提供的石墨坩埚电阻率测试装置，在不移动待测石墨坩埚和测试杆的情况下即可测试获得石墨坩埚外壁多个位置的电阻率，提高测试精度，特别适合高纯度石墨坩埚电阻率的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的石墨坩埚电阻率测试装置及方法
本申请涉及电阻率测试设备
，具体涉及一种高精度的石墨坩埚电阻率测试装置及方法。
技术介绍
石墨坩埚因为具有良好的导热，耐高温性能，除了用于特定容器之外，在适当的电阻率下，常用于感应加热的发热源，可以显著降低功率损耗，石墨坩埚的电阻率直接影响感应加热的效率和加热温场的稳定性，因此，测试石墨坩埚的电阻率至关重要。目前，常用的测试石墨制品电阻率的方法是四探针法，该方法是采用单一表面测试位置进行测试，并且在用探针尖端的端点测试过程中，四个探针接触点构成一个测试单元。并且，现有技术中常见的四探针电阻测试仪，通常是将可升降的四探针组件设置在样品上方，并将四探针扎在样品表面，适用于测试块状或薄片状样品的电阻率。然而，用于制备碳化硅晶体的高纯度石墨坩埚外形大致近似于圆柱状，内部具有敞口的空腔，并且坩埚壁的壁厚是大致均匀的。因此，常规的四探针法对于整体密度分布均匀的规则形状的实心石墨件测试准确度尚可，这是因为形状规则的实心石墨件，在电流施加路径或区域不同以及电阻率计算过程中面积S和长度L导入的误差相对影响较小；但针对内部空心的石墨坩埚类产品，采用现有的四探针法测试外圆侧表面或测试坩埚主体两端面，测试结果的差异较大，这是因为在计算时采用的S和L仍是以实心材料为基础计算，因此电阻、S、L在参与公式计算的过程中都是引入的不准确因素。而石墨坩埚因其形状不规则且是空心结构，S和L难以准确给出数值，计算出的电阻率准确度不理想，此外现有方法测试时选择不同位置得到的电阻也会有差异。>现有技术中提供了一些测试圆柱状样品电阻率的技术方案，如CN208156083U公开了一种电阻测试治具，该方案的治具也是通过设置四个探针测定电阻率，并且四个探针可以在竖直方向、圆周方向以及圆周的径向方向上移动，但该方案中，待测电阻的固定效果不好，容易出现晃动，并且如果要测试多个位置的电阻率，则需要转动电阻或转动探针才能实现，多次移动电阻或探针也会增加测试误差，此外，该方案是将空心电阻套在支撑柱上测试的，尽管其能适用于不同内径的电阻，但无法测试不同外径的电阻，至少其外径不可能超过其连接板的尺寸。因此，现有技术中还未能够针对石墨坩埚提供一种高精度测试电阻率的测试装置。
技术实现思路
为了解决上述问题，一方面，本申请提供了一种高精度的石墨坩埚电阻率测试装置，所述装置包括：测试主机，和与所述测试主机电连接的电阻率测试组件，所述电阻率测试组件包括：用于承载石墨坩埚的底座，和沿高度方向延伸的测试杆，所述测试杆上设有四个分别与测试主机电连接且等距离间隔分布的电接触件，所述电接触件的接触端朝向石墨坩埚，并且位于同一直线上；所述测试杆至少设置两个，并且沿石墨坩埚的周向均匀分布。可以理解的是，本申请中所述“电接触件”属于电测试的接触媒介，其用于将测试主机和待测电阻电连接的作用与四探针法中的探针近似，形状也可以近似，即电接触件的外形可以是沿水平方面延伸一定长度的针状或锥状，并具有与石墨坩埚接触的尖端，但本申请的电接触件在使用时，与石墨坩埚接触并形成良好的电连接即可，无需扎入坩埚壁，避免对石墨坩埚造成破坏。同时，本申请中所述电连接可以采用多种方式实现，例如导线连接、无线连接等。在优选的实施方式中，电接触件在测试杆上可以通过弹簧等弹性件被构造成可伸缩的结构，并在测试时处于被压缩并具有回弹趋势的状态，以实现与石墨坩埚之间形成良好的电连接，避免接触不良的情况。在上述装置中，待测电阻率的石墨坩埚在底座上是沿其竖直高度方向上放置的，即沿高度方向延伸的测试杆上的电接触件与石墨坩埚的侧壁相匹配，以测试石墨坩埚侧壁外表面处的电阻率。与现有的四探针法类似的是，一个测试杆上的四个电接触件构成了一个测试单元，因此通过一个测试杆测试后能够获得一个电阻率数据。而上述装置中设置的至少两个沿石墨坩埚周向均匀分布的测试杆，在不移动能够获得至少两个电阻率数据，或者可以理解为多个电阻率数据，当多个电阻率数据之间的误差较小时，最终的电阻率取测得的多个电阻率数据的平均值即可。具有上述设置的装置，一方面，测试多个数据取平均值的方式相较于单一测试位置获得数据的方式，能够尽量降低测试位置形状不同带来的误差影响，计算精度更高，并且在测试时无需移动坩埚或测试杆即可获得石墨坩埚侧壁多个位置的电阻率，显然其测试过程可以固定除测试位置以外的其他变量，进一步提高准确度；另一方面，沿圆周均匀分布的测试杆能够尽可能的覆盖石墨坩埚整体材质，涵盖最大的范围，以获得石墨坩埚整体的电阻率。此外，还能够根据不同测试杆之间测得的数据差异，判断待测石墨坩埚的不同位置是否具有材质差异(即锅体材质是否均匀)，或者用以监控测试杆上电接触件是否有接触点接触不良或测试异常的情况，保证测试的准确性。优选的，所述测试杆可以设置2～8个，更优选4个。进一步地，所述电接触件包括两个电压探针和两个电流探针，所述两个电流探针在高度方向上分别靠近于石墨坩埚的顶端和底端。其中，由于石墨坩埚在底座上是竖直放置的，因此其顶端和底端可理解为其两个圆形底面，而两个电流探针分别靠近石墨坩埚端部的设置，使其测得的是通过石墨坩埚整体侧壁的电流。同时，四个电接触件是等距离间隔分布，而石墨坩埚具有一定高度，因此彼此之间的间隔较大，而将四个探针按上述方式排布，还能够使得不同测试杆上的四个探针的位置分别固定在同一水平面上，确保每个测试杆的测试方向上不存在接触点位置差异带来的误差，进而使多个测试杆在误差对比时没有除材料差异以外的不可控因素。进一步地，所述两个电压探针位于两个电流探针之间；所述电流探针采用石墨电极。测试杆上两个电压探针和两个电流探针的排布方式相当于构成了四探针法中的四个探针(即一个测试单元)。优选的，电压探针可以采用金属材质的探针，而电流探针优选采用石墨电极，更优选为高纯度的石墨电极，即杂质小于5ppm。由于电流电极在测试时与待测坩埚是通电的，采用高纯的石墨电极可以防止通电时接触点发生表层金属原子渗透，污染坩埚，并且由于石墨电极平时暴露在空气中，而空气暴露仅仅是吸附氮或氧，不会对坩埚造成污染。更优选的，石墨电极的接触端为锥形。进一步地，所述测试杆上设有电接触件调节机构，所述电接触件调节机构被构造成带动电接触件沿测试杆在高度方向上移动，以使得电接触件的高度位置是可调节的，如此设置既可以使装置满足不同高度尺寸坩埚的需求，又可以在出现较大误差时对电接触件高度位置进行检查微调。其中，电接触件调节机构可以采用多种实施方式，例如，可以直接使用固定夹将电接触件夹持在测试杆的不同位置上；或者在测试杆上设置滑轨，电接触件处设置配合的滑块，并且滑动到特定位置后可自动限位；或者在测试杆上设置丝杠螺纹，电接触件处设置配合的丝杠螺母。可选的，电接触件或者测试杆在水平方向上的位置也是可调节的，例如在电接触件处或者测试杆的底部设置活动螺丝，使得电接触件可以在水平方向上延伸，或使得测试杆可以在水平方向上实现前倾或后仰，以适用于例如倒圆台或圆锥形状的锅体。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，所述装置包括测试主机，和与所述测试主机电连接的电阻率测试组件，所述电阻率测试组件包括：/n用于承载石墨坩埚的底座，和/n沿高度方向延伸的测试杆，所述测试杆上设有四个分别与测试主机电连接且等距离间隔分布的电接触件，所述电接触件的接触端朝向石墨坩埚，并且位于同一直线上；所述测试杆至少设置两个，并且沿石墨坩埚的周向均匀分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，所述装置包括测试主机，和与所述测试主机电连接的电阻率测试组件，所述电阻率测试组件包括：
用于承载石墨坩埚的底座，和
沿高度方向延伸的测试杆，所述测试杆上设有四个分别与测试主机电连接且等距离间隔分布的电接触件，所述电接触件的接触端朝向石墨坩埚，并且位于同一直线上；所述测试杆至少设置两个，并且沿石墨坩埚的周向均匀分布。


2.根据权利要求1所述的石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，所述电接触件包括两个电压探针和两个电流探针，所述两个电流探针在高度方向上分别靠近于石墨坩埚的顶端和底端。


3.根据权利要求2所述的石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，所述两个电压探针位于两个电流探针之间；所述电流探针采用石墨电极。


4.根据权利要求1所述的石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，所述测试杆上设有电接触件调节机构，所述电接触件调节机构被构造成带动电接触件沿测试杆在高度方向上移动。


5.根据权利要求1所述的石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，至少两个所述测试杆分别位于石墨坩埚直径方向的两端。


6.根据权利要求1所述的石墨坩埚电阻率测试装置，其特征在于，所述底座上设置有第一滑动部，所述测试杆的底部与所述第一滑动部配合滑动连接，以使所述测试杆沿石墨坩埚径向靠近或远离石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文广，张红岩，王永方，王秀平，周国顺，黄长航，
申请(专利权)人：山东天岳先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37