材料的低温物性与测试技术
材料物理性能检测技术的现状及方向
材料物理性能检测技术的现状及方向
摘要:品质作为品牌的重要组成部分,是企业的核心竞争力;产品质量是企业
的生命线,是企业赖以生存和发展的基础。因此,企业只有充分重视品质和提高产
品质量,才能在竞争中处于不败之地。优化企业品质管理,确立循环可持续的发展
理念对企业发展具有长远的意义。
关键词:材料物理性能;检测技术;现状及方向
引言
材料是国民经济成长的最重要的底子原料,材料的物理机能检测关于确保产
品质量,钻研建设具备特殊性能及用处要求的新型材料是非常重要的。对于材料
物理机能检测的影响因素主要就是几种,分别为:第一点,测试方法,依据材料
有其特殊性,必要科学确切范例的测试方法,当然了使用的测试方法不同而得出
来的检测结果自然也是有差别的。第二点,检测仪器设备,先进科学精准的检测
仪器设备是保证完成检测的基本要素。第三点,样品制备,测试样品,抽样方法,样本数,机械加工,热处理也会影响检测结果的准确性。第四点,检测人员的检
测技术水平以及检测能力对于检测结果都有着非常直接的影响。
1家具质量要求和控制手段
家具产品应符合国家或行业的要求,主要是指家具测试的技术要求及标准要求。一般来说家具质量安全主要包括:机械物理安全、阻燃安全和化学安全。其
中机械物理安全关键取决于设计细则和生产工艺,阻燃和化学安全取决于家具用材。家具检测是依照国家法律法规和有关标准,判断家具产品以及原材料质量、
性能合格与否的主要手段。检测机构通过科学的检测方法和精密的仪器设备,对
产品进行检测,得出检验结果,并将其反馈给企业。这样,企业根据检测结果控制
材料热物性测试的研究现状及发展需求
中国测试 CHINA MEASUREMENT & TEST
Vol.36 No.5 September,2010
材料热物性测试的研究现状及发展需求
陈桂生, 廖 艳, 曾亚光, 付志勇, 邓丽娟
(中国测试技术研究院,四川 成都 610021)
摘 要:材料热物性是对特定热过程进行基础研究、分析计算和工程设计的关键参数,是材料最基本的性能之一,在
3 国外研究现状
在欧美等发达国家已广泛、系统地开展材料热 物性参数测试,并已建立比较完善的热物性参数测 试传递体系。发达国家的国家计量研究院 (如美国 NIST[7]、英国国家物理实验室(NPL)、俄罗斯科学院 的高温研究所和热物理研究所,以及德国的物理技术 研究院(PTB)的热学处等)、研究院所、大型企业研 发中心和著名大学(如美国普渡大学、德国慕尼黑工 业大学和卡罗斯大学、日本庆应大学、英国曼彻斯特 大学等)都建有比较齐全的材料热物性测试装置,包 括各种类型的固、液体导热率、热扩散系数、比热、热 膨胀系数、表面辐射、发射和反射率测试装置。
中 图 分 类 号 :O551.3;TK121
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1674-5124(2010)05-0005-04
Development requirements and research status of thermal physical properties testing
材料分析测试技术
材料分析测试技术
材料分析测试技术是指通过对材料的组成、结构、性能等进行分析和测试,以
获取材料的相关信息和数据,为材料的研究、开发和应用提供科学依据和技术支持。材料分析测试技术在材料科学与工程领域具有重要的意义,对于提高材料的质量、性能和可靠性,推动材料创新和产业发展具有重要作用。
一、材料分析测试技术的分类。
1.化学分析技术,包括元素分析、化合物分析、表面分析等,常用的方法有光
谱分析、质谱分析、色谱分析等。
2.结构分析技术,包括晶体结构分析、显微结构分析、电子显微镜分析等,常
用的方法有X射线衍射、电子显微镜、原子力显微镜等。
3.性能测试技术,包括力学性能测试、热物性测试、电磁性能测试等,常用的
方法有拉伸试验、热分析、磁性测试等。
4.损伤分析技术,包括断裂分析、磨损分析、腐蚀分析等,常用的方法有断口
分析、磨损测试、腐蚀试验等。
二、材料分析测试技术的应用领域。
1.材料研究与开发,通过对材料的成分、结构、性能进行分析和测试,为新材
料的研究与开发提供科学依据和技术支持。
2.材料质量控制,通过对材料的质量、性能进行测试,保证材料的质量符合要求,满足产品的生产需求。
3.产品应用与改进,通过对产品材料的分析和测试,了解产品的材料特性,为
产品的应用与改进提供技术支持。
4.事故分析与预防,通过对材料损伤的分析和测试,了解损伤的原因和机理,为事故的分析与预防提供技术支持。
三、材料分析测试技术的发展趋势。
1.多元化,随着材料科学与工程的发展,材料的种类和应用领域不断扩大,对材料分析测试技术提出了更高的要求,需要开发出更多样化、多功能化的分析测试技术。
材料检测方法
材料检测方法
材料检测是指对材料进行性能、成分、结构等方面的检验和分析,以确保材料符合相关标准和要求。材料检测方法的选择和应用对于材料的质量控制和产品性能的保证具有重要意义。在实际生产和科研工作中,常用的材料检测方法主要包括物理性能测试、化学成分分析、显微结构观察等多种手段。本文将重点介绍几种常见的材料检测方法及其应用。
首先,物理性能测试是材料检测的重要手段之一。物理性能测试包括力学性能测试、热物性能测试、电磁性能测试等多个方面。力学性能测试是对材料的强度、韧性、硬度等性能进行测试和分析,常见的测试方法包括拉伸试验、冲击试验、压缩试验等。热物性能测试是对材料的导热性、膨胀性、热稳定性等性能进行测试,常见的测试方法包括热导率测试、热膨胀系数测试、热失重测试等。电磁性能测试是对材料的介电性能、磁性能等进行测试,常见的测试方法包括介电常数测试、介电损耗测试、磁化曲线测试等。物理性能测试可以全面了解材料的性能特点,为材料的选择和应用提供重要依据。
其次,化学成分分析是材料检测的另一个重要手段。化学成分分析是对材料中元素和化合物的含量进行定量和定性分析,常见的测试方法包括光谱分析、质谱分析、化学分析等。光谱分析是利用物质吸收、发射、散射光谱特性进行分析,包括原子吸收光谱、原子发射光谱、荧光光谱等。质谱分析是利用物质的质谱特性进行分析,包括质子质谱、电子离子化质谱、质谱成像等。化学分析是利用化学反应进行分析,包括滴定分析、络合滴定分析、气相色谱-质谱联用分析等。化学成分分析可以准确了解材料中各种元素和化合物的含量和结构,为材料的制备和改性提供重要依据。
半导体材料的测试技术
半导体材料的测试技术
1.电学测试技术
电学测试技术是半导体材料测试的基础。它主要包括电阻测试、电容
测试、电势分布测试等。电阻测试用于测量材料的电阻值,以判断导电性能。电容测试则用于测量材料的电容值,以评估绝缘性能。电势分布测试
则用于测量电势在材料内的分布情况,以评估电路设计的准确性和稳定性。
2.光学测试技术
光学测试技术主要用于测量材料的光学性能,例如透射率、反射率、
折射率等。这些参数对于半导体材料的功能和性能至关重要。光学测试技
术通常使用光谱仪、激光干涉仪等设备进行测量,可以精确地确定材料的
光学特性。
3.结构测试技术
结构测试技术主要用于测量材料的结构参数。例如,常见的X射线衍
射技术可以用来分析材料的晶体结构和晶体缺陷。扫描电子显微镜(SEM)可以用来观察材料的微观形貌和表面形貌。透射电子显微镜(TEM)则能
够提供更高分辨率的图像,用于研究材料的纳米级结构。
4.热物性测试技术
热物性测试技术主要用于测量材料的导热性能和热稳定性。热导率测
试可以测量材料导热的速度和效率,以评估材料的散热性能。热膨胀测试
可以测量材料在温度变化下的线膨胀系数,以评估材料的热稳定性。
5.电子能谱测试技术
电子能谱测试技术通过测量材料中电子的能量分布,可以得到材料的
成分和化学状态。常见的电子能谱测试技术包括X射线光电子能谱(XPS)、透射电子能谱(AES)等。这些技术可以用来分析材料的表面组
成和化学键的状态,以评估材料的纯度和接触性能。
总之,半导体材料测试技术在半导体工业生产中起着至关重要的作用。通过不同的测试技术,可以对材料的电学、光学、结构、热物性以及化学
新型纳米材料的合成与性能测试实验报告
新型纳米材料的合成与性能测试实验报告实验目的:
本实验旨在合成一种新型纳米材料,并通过性能测试评估其物理化学性质和潜在应用价值。
实验仪器和材料:
1. 实验仪器:电子天平、恒温槽、X射线衍射仪、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪等。
2. 实验材料:金属盐溶液、有机试剂、表面活性剂、有机溶剂等。
实验步骤:
1. 合成前驱体:按照给定比例,在恒温槽中将金属盐溶解于适量溶剂中,并添加适量表面活性剂。
2. 水热法合成:将合成前驱体溶液转移到高压容器中,加热反应一定时间,使其在恒温槽中进行水热反应,生成纳米材料。
3. 沉淀处理:通过旋转蒸发或离心等方法将反应溶液中的产物沉淀下来。
4. 洗涤干燥:用溶剂洗涤沉淀物,去除杂质,并通过烘干等方法得到纯净的纳米材料样品。
实验结果与讨论:
1. 形貌表征:使用SEM和TEM观察纳米材料的形貌特征,如颗粒
形状、大小分布等。根据结果得出纳米材料为球形颗粒,平均粒径为
20 nm。
2. 成分分析:利用X射线衍射仪对纳米材料进行成分分析,验证其
结构和组成。结果显示纳米材料由金属氧化物组成,与理论值相符。
3. 光学性能:采用红外光谱仪测定纳米材料的吸收、透射等光学性能,分析其在红外区域的应用潜力。
4. 热性能:通过热重分析仪测定纳米材料的热稳定性和热分解行为,评估其在高温环境下的应用前景。
实验结论:
本实验成功合成了一种球形颗粒状的金属氧化物纳米材料,其平均
粒径约为20 nm。通过性能测试发现,该纳米材料具备良好的光学性能和高温稳定性,有着广泛的应用前景。然而,仍有待进一步的研究和
4J29可伐合金材料低温热物性及弹性模量测试
( S h a n g h a i I n s t i t u t e o f T e c h n i c a l P h y s i c s , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e , S h a n g h a i 2 0 0 0 8 3 , C h i n a ) ( U n i v e r s i t y o f C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j i n g 1 0 0 0 4 9, C h i n a )
S ANS e l a s t i c mo d u l u s t e s t e r . Th e c u r v e it f r e s u l t s we r e p r e s e n t e d a n d t h e e r r o r a n a l y s i s wa s ma d e b y c o n— p a r i ng me a s u r i n g d a t a wi t h s t a n d a r d TC4 s a mp l e s . Th e e r r o r or f t he r ma l c o n d u c t i v i t y wa s l e s s t h a n 9% a nd
材料科学与材料制备工艺与性能测试与分析与材料物性与加工工艺
快。
硬度对切削温度的影响
02
高硬度材料在切削过程中易产生高温,影响刀具寿命和加工精
度。
针对不同硬度的材料选择合适的切削参数
03
根据材料硬度选择合适的切削速度、进给量和切削深度,以优
化切削效果。
导热性对焊接质量影响研究
导热性对焊接温度场的影 响
材料的导热性决定了焊接过程中的温度分布 和冷却速度,进而影响焊接质量和变形。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、浸泡试验等方法评估材料在 特定环境下的耐腐蚀性能。
化学反应活性评估
通过测定材料与特定化学物质反应的速率和 程度来评估其化学反应活性。
微观结构表征手段
X射线衍射分析
利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶 体结构和物相组成。
原子力显微镜分析
利用原子力显微镜探测材料表面的原子尺度形貌 和力学性质。
粉末冶金是利用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原 料,经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺 技术。
粉末冶金技术应用
粉末冶金技术已广泛应用于制造机械零件、磁性材料、硬质合金、金属 陶瓷、超导材料等。
03
粉末冶金技术发展趋势
随着科技的进步,粉末冶金技术正朝着高性能、高精度、高效率、低成
相图及相变过程分析
相图
描述材料在不同温度和成分下的 相平衡状态,是材料研究和加工 的重要工具。
供暖用中低温相变储热材料的筛选与测试
低温管托各材料技术要求及性能参数说明
目录
1. 总则 (1)
2. 参考文件及标准 (1)
3. 技术要求 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1. 低温管托结构图 (2)
3.2. 材料 (2)
3.2.1 高密度聚异氰脲酸脂泡沫 (2)
3.2.2 CPU聚氨酯阻燃防水卷材 (3)
3.2.3 金属保护层 (4)
3.2.4 金属构件 (4)
3.2.5 表面防护材料 (4)
3.2.6 密封胶 (5)
3.2.7 端面防潮层 (5)
3.2.8 纳米毡 (6)
4. 材料生产制造及验收标准 (6)
4.1. 产品质量要求 (6)
4.2. 产品标记与储运 (7)
4.3. 产品检验及验收标准 (8)
1.总则
本文件对保冷管托中使用的所有材料逐一进行了说明,并描述了各材料的性能参数,介绍了生产制造、验收检验测试标准以及选用原则。
绝热材料、防潮防水材料、金属保护层、金属构件等材料的详细要求应参照文中对应的标准。
2.参考文件及标准
HDPIR保冷管托中的材料、制造、装配及检验应符合下列文件、标准、法规的最终版本和修订版本要求。
2.1、本技术规范使用的中国标准及规范:
GB/T8175 设备及管道绝热设计导则
GB/T4272 设备及管道绝热技术通则
GB/T50126 工业设备及管道绝热工程施工规范
GB/T50185 工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范
GB/T3880 铝合金技术标准
低温物理实验技术
温度降低,物质的物理性质将发生变化,由此为我们提供了研究物性的新手段和新技 术,进一步揭开物质世界的奥秘,低温物理已成为物理学科的一个重要分支。低温技术在 其它领域也获得了重要的应用,如空间技术使用低温技术来获得火箭燃料液氢、液氧,用 低温技术模拟宇宙空间的真空和低温环境,以便进行太空模拟试验,用低温技术可较长时 间保存人体或生物的活组织,为医学、生物等领域的研究开辟了新的途径。 通过学习,对低温下的一些物理现象有所认识,初步了解低温实验的基本技术和方法, 如测温和控温方法,恒温器结构和设计思想,为今后的应用打下基础。
C
D
K1 K2 B E
A F
图 4-0-2
减压降温恒温器
92
(2) 高真空绝温器 图 4-0-3 是绝热恒温器的示意图,图中 C:真 空室; S:样品;
H1、H2 :加热器;
真空 泵
R:辐射屏; T:温度计; B:杜瓦瓶。 真空室 C 浸泡在低温液体中, 试样 S 用热导很 差的细尼龙丝悬吊在辐射屏内,辐射屏吊在真空室 上,屏上有通气孔,以利于抽真空。实验开始时用 热 开 关 或 热 交换 气 体使 样品取 得 与 低温液体 相 同 的温度,然后使它与低温液体间绝热¾¾如切断热 开 关 或 抽 去热 交换 气 体,使真空 室 内保 持 高 真空 -4 ( 10 帕左右) 。 继而用电加热器 H1 使样品达到高
超低温力学性能测定
使用范围:
低温力学性能测试中应变测量,包括拉伸测试、压缩测试,断裂韧度:Jic 和 R 曲线测试。 低温环境中两点间的距离变化测试。
中国科学院理化技术研究所低温材料及应用超导研究中心低温力学性能测试平台目前均采用此系列引 伸计,此测试平台获得国际热核聚变实验反应堆(ITER)材料低温力学性能检测资质认证。
测试内容
拉、压、弯、剪、扭、断裂韧性等静态力学性能; 疲劳裂纹扩展速率; 拉拉、拉压、压压、扭、拉(压)扭复合疲劳等疲劳性能。 拉、压、弯、剪、断裂韧性等静态力学性能。
温度范围 控温方式
LNCM 300/473
77K-RT(-196℃—室温) 77K-473K(-196℃—200℃)
LHCM 300/473
低温综合力学测试系统 尼洛斯超低温引伸计
温度范围:-269℃—RT/200℃
北京柯锐欧科技有限公司
低温综合力学测试系统 LNCM/LHCM/CCCM
测试分析:低温拉伸、压缩、弯曲、剪切、断裂韧性、动态力学疲劳等 温度范围:4 K-473 K(-269℃—200℃)
材料在低温下常常表现出“奇异”的力学行为。获得材料在低温区各温度点的力学性能数据才能认识 材料随温度变化的力学行为,进而更深入地揭示材料力学行为中的规律。精确测量材料在低温环境中的力学 性能,对材料、力学和物理等基础研究和高精技术应用发展具有重要的意义。要进行低温下的材料力学行为 研究,材料低温力学性能测试系统是必不可少的重要装备之一。如 2014 年 9 月,Science 杂志报道了 CrMnFeCoNi 高熵合金优异的低温力学性能(A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications, Science 2014: Vol. 345 no. 6201 pp. 1153-1158 DOI: 10.1126/science.1254581),此项成果的取得,离不开美国 劳伦斯-伯克利国家实验室低温力学性能测试装备的支持。
材料测试技术及方法原理
材料测试技术及方法原理
1. 光谱分析技术:利用物质对光的吸收、发射或散射等现象来分析材料的成分和结构。例如,红外光谱可以分析材料中的官能团,紫外-可见光谱可以分析材料的颜色和光学性质。
2. X 射线衍射技术:通过 X 射线在材料中的衍射现象来分析材料的晶体结构和相组成。该技术可以确定材料的晶体类型、晶格常数、晶粒尺寸等信息。
3. 电子显微镜技术:利用电子束与物质相互作用产生的信号来观察和分析材料的微观结构。扫描电子显微镜可以观察材料的表面形貌,透射电子显微镜可以观察材料的内部结构。
4. 力学性能测试:包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等,用于测定材料的强度、塑性、韧性等力学性能。
5. 热分析技术:如差热分析、热重分析等,用于研究材料在加热或冷却过程中的物理和化学变化,如相变、热分解等。
6. 光谱化学分析:利用光谱技术进行元素分析,例如原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱等。
7. 核磁共振技术:通过测定原子核在磁场中的自旋状态来分析材料的结构和化学键信息。
这些测试技术和方法原理在材料科学研究、工程设计和质量控制等领域具有重要的应用价值,可以帮助我们深入了解材料的性质和行为,为材料的开发、优化和应用提供科学依据。
低温热导测试系统 说明书
低温热导测试系统使用说明书
一、基本原理
比热和热导属于物质最基本的物性参数,对于不同温区,不同材料,已经发展出了许多不同的测量方法。我们设计的低温热导恒温器是基于傅里叶定律的最基本方法。长轴稳态热流法.只是在热导率测量中,我们改进了测量方法:只使用一支温度计测量加热热流造成的温差,从而减小了两支温度计测量带来的累加误差。如图1所示,传统的长轴稳态热流法在S1和S2处分别放置两支温度计,测量S3单加热器在给定加热功率(产生稳态热流)时产生的温度差△T=T S2-T S1,由此计算该物质的热导率。而本恒温器中在S1和S2分别放置的是两支阻值相同并且温度特性一致的精密线绕电阻加热器,S3处放置的是测温温度计,由于低温下的良好高真空绝热,加热器在S1和S2处产生的热流在稳态时只能沿S2到S1的方向流向热沉,对于热导较好的样品,经过一段时间后,S3处的温度应该与加热器处相同,在等功率分别稳态加热S2和S1处的加热器时测得的S3处温度差就应该是相应热流下的S2与S1之间产生的温差:△T=T S32-T S31,由此可以计算该物质的热导率。我们称此方法为单温度计长轴稳态热流法。
本装置是在对以往很多实验装置设计、制造与使用总结的基础上,重新设计出来的多功能恒温器。可很方便地更换少量核心部件,用于热导和比热测量,甚至变温电磁测量(需另购或加工相应的部件、样品、电磁测量恒温块与交流磁化率线圈)实验,实现一机多能,减少造价及占地。
本恒温器的控制降温冷量方法为可调固体热接触。加热热量来源于沿杆从室温传下的热量与控温仪提供的电加热热量。恒温器内底装有低温吸气剂,低温下可以明显提高恒温器内的真空度,改善绝热条件,降低对用户真空机组的要求。
材料检测方案
材料检测方案
一、背景介绍。
材料检测是指对材料的物理性能、化学成分、微观结构等进行检测和分析,以
确定材料的质量、性能和可靠性。材料检测在工程领域、科研领域和生产领域都有着重要的应用价值,可以有效地保障产品质量,提高材料利用率,降低生产成本,保障工程安全。
二、检测内容。
1. 物理性能检测。
物理性能检测是指对材料的硬度、强度、韧性、热膨胀系数、导热系数等物理
性能进行测试。通过物理性能检测可以了解材料的力学性能和热学性能,为材料的选用和设计提供依据。
2. 化学成分检测。
化学成分检测是指对材料的元素含量、化学成分进行分析和测试。通过化学成
分检测可以了解材料的组成和含量,确保材料符合设计要求,避免因成分偏差而导致材料性能不稳定。
3. 微观结构检测。
微观结构检测是指对材料的晶粒结构、相变组织、断口形貌等进行观察和分析。通过微观结构检测可以了解材料的组织结构特征,为材料的加工和应用提供依据。
三、检测方法。
1. 物理性能检测方法。
常用的物理性能检测方法包括拉伸试验、冲击试验、硬度测试、热膨胀系数测试、导热系数测试等。这些方法可以通过实验设备和测试标准进行检测,得到准确的物理性能参数。
2. 化学成分检测方法。
常用的化学成分检测方法包括光谱分析、化学分析、质谱分析等。这些方法可以通过化验设备和分析仪器进行检测,得到准确的化学成分数据。
3. 微观结构检测方法。
常用的微观结构检测方法包括金相显微镜观察、扫描电镜观察、透射电镜观察等。这些方法可以通过显微设备和成像仪器进行检测,得到准确的微观结构特征。
四、检测标准。
材料科学研究与测试方法
材料科学研究与测试方法
材料科学是研究材料的结构、性能和制备方法的一门学科,被广泛应用于材料制备、加工、改性和性能等领域。测试方法是材料科学研究的基础,正确选择测试方法对于材料性能的测试和分析具有至关重要的作用。本文将就材料科学研究与测试方法进行探讨。
一、材料科学研究。
材料科学的主要研究内容包括:
1.材料制备:通过改变材料的结构、形貌等方式制备具有特定结构和性能的新材料。
2.材料结构:通过各种分析技术研究材料的微观结构特征,包括晶体结构、表面形貌等。
3.材料物性:研究材料的物理特性,如机械性能、热学性能、电学性能、光学性能等。
4.材料应用:将材料应用于各种领域,如建筑、汽车、机械、电子、医疗等。
二、常用测试方法。
1.机械性能测试方法:主要包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。这些试验方法可以用来测量材料的强度、韧性、硬度等机械性能。
2.热学性能测试方法:主要包括热导率测定、热膨胀系数测定、热稳定性评估测试等。这些测试方法可以用来测量材料的热性能。
3.电学性能测试方法:主要包括电导率测定、介电常数测定、电阻率测定等。这些测试方法可以用来测量材料的电学性能。
4.光学性能测试方法:主要包括透过率测定、反射率测定、折射率测定等。这些测试方法可以用来测量材料的光学性能。
5.化学性能测试方法:主要包括化学稳定性测定、化学反应行为测定等。这些测试方法可以用来测量材料的化学性能。
三、测试方法的选择原则。
1.测试方法的选择应基于研究的目的和材料类型,例如,对于微观结构的研究,需要选择适合的测试方法,如扫描电镜、透射电镜等;
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材料的低温物性与测试技术
一、电阻测量方案
1.实验装置及基本测量线路(采用四引线方法):
2.实验步骤:
样处理与电极制作:将试样切成长方形的薄条,上、下两面磨平。在每个样品的一面制作四根电极引线,电极的制作可采用真空镀膜(银膜或铝膜)、铟压或银胶(注:这里采用银胶法)。若需要计算样品的
真空室
卷烟纸 和电绝缘)
实验装置及基本测量线路图
电阻率,需记录样品的几何参数。
安装样品:将接有引线的试样的另一面涂上少量低温胶,通过卷烟纸(另一面也涂有少量低温胶)贴到恒温块上。同时可安装三个样品。通过卷烟纸和低温胶可保证试样与恒温块有良好的热接触和电绝缘。然后将电极引线与测量引线一一焊接,并记录好引线的标号。
建立测试线路:熟悉仪器,检查所有接线,包括每一个样品的电流、电压引线,温度计引线等,确认哪些该通,哪些不该通,哪些有阻值等等。
在室温下进行测量,确认整个恒温器系统和测试线路能够正常运行。将恒温室密封,抽真空,再进行一次测量。
降温与升温:启动制冷机,可以在降温过程中观察现象。关掉制冷机开关,温度升高至室温,此过程进行数据测量,并记录下来。电阻数值可直接由台式万用表读出。
实验数据处理:温度数值可由标准电阻阻值确定。由样品电阻和温度数据给出R-T实验曲线。
结果讨论:结合实验结果讨论半导体、金属和合金材料的电阻率与温度的关系有何不同,并说明导致不同的原因(实验报告:每组一份!)。
二、样品电极制备
1.样品清洗
1)将样品放如入丙酮溶液的玻璃容器内进行超声清洗5分钟;
2)再将样品放入盛有HF溶液的塑料容器内中浸泡10分钟,取出后
用去离子水清洗,烘干后待用。
2.电极制备
1)将香少许香蕉水(或丙酮)倒入放有导电银胶的玻璃容器内,使干燥的导电银胶溶解成糊状以待用;
2)取四根铜丝,每根铜丝两头用小刀或砂纸去掉漆包漆;
3)用牙签蘸少许导电银胶将铜丝固定在样品上,烘干后样品电极即制备完成。
4)最后将每根铜丝电极的另一头焊接在相应的金属电极上,用万用表测量电极连接情况。
实验数据处理和分析:
由实验的铑铁温度计的电阻与温度的关系查表得到各点温度值并与待测的金属、半导体和合金的电阻做出R-T关系曲线,实验数据和作图附在最后,由图像观察到金属的电阻随温度的下降而下降,并呈现良好的线性关系,而半导体与合金的电阻随温度的下降而上升。
由于半导体和合金电阻率主要由载流子浓度决定,而载流子浓度随温度上升而增加,故电阻率减小。
金属电阻主要由自由电子决定,温度升高自由电子数目增加,故电阻率增加
实验误差的分析:
1.有于降温速度过快而造成测量的不准确,这应该是降温曲线和升温曲线不完全重合的主要原因
2.测量这几个电阻有先后顺序,期间温度发生了变化
3.仪器反应的时间(数据由跳动到逐渐稳定)需要一定时间,也就是说四个电阻的测量不可能完全同步
4.温度变化引起电阻接线的不稳定
思考题:
1.给出两种获得低温的方法,并简述它们的原理。
使用液氮或液氦直接降温,利用了低温液体汽化吸热的性质
使用稀释制冷机,利用了液氦的超流性质
2.低温下对低电势或小电阻的直流测量应注意哪些问题?如何处理?
对于电表精度的选取,由于电阻很小,在通以小电流的情况下电压值会很小。
电阻的制作,接触点的接触要保持良好和稳定
100
150
200
250
300
0.1
0.20.30.40.50.6
0.70.8
0.9霍尔电压
霍尔电流
100
150
200
250
300
0.12
0.130.140.150.16
0.170.18
0.19霍尔电压
霍尔电流
100150200250300
200
400
600
800
霍尔电压
霍尔电流