专利名称：激光调制高温热电势测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热电势测量系统，尤指一种高温热电势测量系统。
背景技术：
无论从应用还是基础研究的角度，热电势都是反映导体电子输运性质的重要物性之一。由于热电势取决于电导对能量的导数，因而对费米面的结构十分敏感。尽管这使得解释热电势的结果常常变得复杂和困难，在很多情形它仍然可以给出诸如载流子符号、电声子质量增强因子、电子散射性质、以及结构相变等重要信息。测量热电势(S)有两种方法: 积分法和微分法，通常在物性研究中，特别是各向异性的单晶的测量中，大都用微分法。在微分法中，在样品两端要维持一个温差，根据测量到的电压差和温差，可以算出样品的热电势。现有测量热电势大多是在室温及低温条件下进行，如何解决在高温条件下测量热电势， 对研究样品在任意环境下的电特性至关重要。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于在高温环境下样品热电势的测量系统，为全面了解样品的电特性提供了依据。为实现上述目的，本实用新型的高温下热电势测量系统，包括激光器、真空室、加热炉、样品台和测量装置，其中，样品固定在样品台上一起设置在所述加热炉中；加热炉设置在所述真空室中，用于为样品台上的样品提供一高温环境；真空室为加热炉及其中的样品提供真空环境；激光器设置在真空室外，用于对样品台上固定的样品进行照射；所述样品上引出的测量线与真空室外的所述测量装置相连，通过测量装置测量高温环境下样品的热电势。进一步，所述测量装置包括温度测量装置、温差测量装置和电压差测量装置，温差测量装置和电压差测量装置分别与所述样品上引出的测量线相连，用于测量样品热端和冷端间的温差和电压差；温度测量装置与所述加热炉中设置的传感器相连，用于测量加热炉中温度。进一步，所述加热炉还连接有一控温机构，用于调整加热炉的温度。进一步，所述样品台包括不锈钢套、上夹盖、石英压片、陶瓷套管、样品调节座和底座，所述不锈钢套套装在底座的凸台上，所述凸台上设置有一弹簧，样品调节座压持在弹簧上，在弹簧的作用下能够上下移动，所述陶瓷套管一端自不锈钢套上端穿入，并设置在所述样品调节座上，陶瓷套管中的通孔和样品调节座形成的半封闭空间构成所述样品的放置位，所述石英压片设置在陶瓷套管另一端，并通过所述上夹盖压持固定。本实用新型的热电势测量系统可以测量样品台在高温环境下的热电势，通过所测温度和相应温度下的热电势，可以很直观的得出样品热电势随温度变化的趋势，为全面了解样品的电特性提供了依据。
图I为本实用新型的热电势测量系统的结构示意图；图2为图I中样品台的结构示意图；图3为图2中A部放大视图；图4为样品上引出测量线的布置图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型的高温下热电势测量系统，包括真空室I、激光器2、加热炉3、样品台4、数字锁相放大器5和真空泵6，样品通过样品台4夹持固定并一起设置在加热炉3中，通过加热炉3给样品台4上的样品提供一高温环境，可以将样品加热到1200K的高温。样品台4和加热炉3都放置在真空室I中，真空室I通过抽气管与真空泵6相连，通过真空泵6可以对真空室I内抽真空，这样一方面可以防止高温时样品、电极线和热电偶线的氧化，另一方面也减少了外部与测量系统的热交换，降低了热扰动，使得温度控制更容易。真空室I上还设置有一气阀12。激光器2设置在真空室I外，激光器2发出的光束可以透过真空室I上的玻璃窗11和加热炉3上的通孔31照射至样品一端。样品高温端(样品被激光照射端)通过激光器照射的方式加热，给样品加热的可调制激光波长为808nm，激光束直径小于1_，激光触发电压3 5V，激光的功率可在0 40mW之间调节，激光的频率可以从几赫兹到几百赫兹进行调整，通过频率的调整使热波长与样品的长度相匹配，激光在样品两端产生的温差为0. 2K 0. 3K。如图4所示，样品8上引出四根测量线，两根镍铬康铜线81、82和两根纯铜线83、 84，两根镍铬康铜线81、82组成热电偶的两个测量端，测出电压差与温度的关系，根据标准镍铬康铜热电势温度关系，换算出由于激光照射在样品上产生的温差AT。纯铜丝83 压在样品的高温端(样品被激光照射端)，纯铜丝84压在样品的低温端(远离激光照射端的样品一端)，纯铜线83、84测量由于温差A T造成在样品上产生的电压差A V，则S#s-Scu= AV/A T，S01查标准数据，则可以得到待测样品的热电势值。其中测量线81、82、83的一端要焊接在一起，且要焊接点尽量�。员Ｖげ饬垦返牡缪共钣胛露炔钍且恢碌�。引出的测量线与真空室I外的数字锁相放大器5相连，通过数字锁相放大器5测量高温环境下样品的热电势。加热炉3中还设置有一温度传感器(图中未示出)，其测量线从真空室I的导线引出孔穿出连接测量装置，用于测量加热炉3中温度，加热炉3还连接有一控温机构， 用于调整加热炉3的温度。如图2所示,样品台4包括上夹盖41、不锈钢套42、石英压片43、底座44、样品调节座45和陶瓷套管47，不锈钢套42套装在底座44的凸台上，底座44的凸台上设置有一弹簧454，样品调节座45压持在弹簧454上，在弹簧454的作用下能够上下移动，陶瓷套管 47底端自不锈钢套42上端穿入，并坐封在样品调节座45上，陶瓷套管47中的通孔和样品调节座45形成的半封闭空间构成待测样品8的放置位，陶瓷套管47的作用是阻止样品与不锈钢套42之间的热传导和起到电绝缘的作用，石英片43设置在陶瓷套管47顶端，通过上夹盖41压持固定，再用螺栓将上夹盖41和不锈钢套42之间锁紧。
4[0021]在测量待测样品8热电势时，首先在上夹盖41顶部通过激光照射，激光自上夹盖 41上的通孔穿过，透过石英压片43照射在样品8顶端对其加热，样品8顶端和石英压片43 之间压持测量线81、82、83的焊接端，测量线81、82、83另一端从真空室I的导线引出孔穿出并与锁相放大器5相连，待测样品8底端和样品调节座45之间压持测量线84的一端，测量线84的另一端也如上引出至锁相放大器5。石英压片43和不锈钢套42之间还设置有具有一定弹性的绝缘套48，可以缓冲石英压片43上的压力，防止上夹盖41施加压力过大造成石英压片43和测量线损坏。样品调节座45上也具有一伸入陶瓷套管47通孔中的凸台，底座44的凸台侧壁设置有外螺纹，不锈钢套44的孔中设置有内螺纹，通过松紧底座44可以调节夹持力，拧紧底座44弹黃454推动样品台调节座45上移，样品台调节座45的凸台顶推在样品8底端，使测量线84与样品8底端紧密接触。样品台调节座45和底座44上均设置有供测量线84通过的引出孔，样品台调节座45和底座44的材质为绝缘材料，同样地绝缘套48上设置了测量线81、82、83通过的引出孔。如图3所示，在上夹盖41的压力作用下，测量线81、82、83、 84分别与样品8顶端和底端紧密接触，保证测量结果的准确性。测量线的引出孔还可以设置在其它部件上，如不锈钢套42等，但是需要注意的是在不锈钢套42的引出孔需要绝缘处理，防止测量线与金属接触导致测量结果不准。
权利要求1.激光调整高温热电势测量系统，其特征在于，包括激光器、真空室、加热炉、样品台和测量装置，样品固定在样品台上一起设置在所述加热炉中；加热炉设置在所述真空室中，用于为样品台上的样品提供一高温环境；真空室为加热炉及其中的样品提供真空环境；激光器设置在真空室外，用于对样品台上固定的样品进行照射；所述样品上引出的测量线与真空室外的所述测量装置相连，通过测量装置测量高温环境下样品的热电势。
2.如权利要求I所述的激光调整高温热电势测量系统，其特征在于，所述测量装置包括温度测量装置、温差测量装置和电压差测量装置，温差测量装置和电压差测量装置分别与所述样品上引出的测量线相连，用于测量样品热端和冷端间的温差和电压差；温度测量装置与所述加热炉中设置的传感器相连，用于测量加热炉中温度。
3.如权利要求2所述的激光调整高温热电势测量系统，其特征在于，所述加热炉还连接有一控温机构，用于调整加热炉的温度。
4.如权利要求3所述的激光调整高温热电势测量系统，其特征在于，所述样品台包括不锈钢套、上夹盖、石英压片、陶瓷套管、样品调节座和底座，所述不锈钢套套装在底座的凸台上，所述凸台上设置有一弹簧，样品调节座压持在弹簧上，在弹簧的作用下能够上下移动，所述陶瓷套管一端自不锈钢套上端穿入，并设置在所述样品调节座上，陶瓷套管中的通孔和样品调节座形成的半封闭空间构成所述样品的放置位，所述石英压片设置在陶瓷套管另一端，并通过所述上夹盖压持固定。
专利摘要本实用新型公开了激光调制高温热电势测量系统，包括激光器、真空室、加热炉、样品台和测量装置，样品固定在样品台上一起设置在所述加热炉中；加热炉设置在所述真空室中，用于为样品台上的样品提供一高温环境；真空室为加热炉及其中的样品提供真空环境；激光器设置在真空室外，用于对样品台上固定的样品进行照射；所述样品上引出的测量线与真空室外的所述测量装置相连，通过测量装置测量高温环境下样品的热电势。本实用新型的热电势测量系统可以测量样品台在高温环境下的热电势，通过所测温度和相应温度下的热电势，可以很直观的得出样品热电势随温度变化的趋势，为全面了解样品的电特性提供了依据。
文档编号G01R19/10GK202305640SQ201120416060
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者张自力, 樊振军, 郑志远 申请人:中国地质大学北京
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