四探針電阻測量儀
環(huán)境相對(duì)濕度:80%以下;
供電電源:220±22V 50±1.5Hz;
不應(yīng)受到劇烈震動(dòng)和機(jī)械沖擊;
空氣中不應(yīng)含有足以腐蝕儀器的灰塵和雜質(zhì);
不應(yīng)受強(qiáng)的電磁場干擾;
通風(fēng)條件良好。
SB100A型磁性薄膜磁電阻率測量儀是由本公司與北京科技大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院物理系共同構(gòu)思,并由本公司設(shè)計(jì)和制作。其有SB118型精密電壓電流源,SB119型直流穩(wěn)壓電源,PZ158A型直流電壓表以及SB120四探針亥姆霍茲線圈測試平臺(tái)四臺(tái)儀器構(gòu)成。可用于高校的物理教育實(shí)驗(yàn)。
通過本測試儀可以進(jìn)一步了解磁性薄膜材料和磁電子學(xué)的一些基本概念和知識(shí),了解目前廣泛應(yīng)用的多類磁電阻的基本概念以及用四探針法對(duì)磁性薄膜電阻和電阻率進(jìn)行測試及研究。由于本產(chǎn)品為組合式構(gòu)思,因此為儀表的多用途以及靈活性提供了方便。
1、使用條件:
(1)環(huán)境溫度:5—+40ºC;
(2)環(huán)境相對(duì)濕度:80%以下;
(3)供電電源:220±22V50±1.5Hz;
(4)不應(yīng)受到劇烈震動(dòng)和機(jī)械沖擊;
(5)空氣中不應(yīng)含有足以腐蝕儀器的灰塵和雜質(zhì);
(6)不應(yīng)受強(qiáng)的電磁場干擾;
(7)通風(fēng)條件良好。
2、SB118型精密直流電壓電流源(詳見該產(chǎn)品使用說明書)
(1)直流電壓源:輸出電壓范圍0~50V分20mV、200mV、2V、20V、50V五檔,每檔輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié),最高分辨力為1µV,基本誤差為0.1%。
(2)直流電流源:輸出電流范圍0~200mA分20µA、200µA、2mA、20mA、200mA五檔,每檔輸出電流可連續(xù)調(diào)節(jié),最高分辨力為1nA,基本誤差為0.03%。
3、SB119型直流穩(wěn)壓電源(詳見該產(chǎn)品使用說明書)
(1)輸出電壓范圍:0-60V連續(xù)可調(diào),基本誤差為0.1%
(2)額定負(fù)載電流為5A,最大為6A
4、PZ158A型數(shù)字電壓表(詳見該產(chǎn)品使用說明書)
可測量0~1000V直流電壓具有200mV、2V、20V、200V、1000V五檔量程,最高分辨力為0.1µV,基本誤差為0.003%。
5、SB120四探針測試平臺(tái)(詳見該產(chǎn)品使用說明書)
為磁性薄膜樣品,利用四探針測量方式測量其磁電阻和電阻率以及對(duì)磁電阻效應(yīng)進(jìn)行研究,提供了方便。
圖中:左下為SB119;左中為SB118;左上為PZ158A;右方為SB120。
使用方法:
預(yù)熱:打開SB118電流源、SD119穩(wěn)壓電源和PZ158A電壓表的電源開關(guān),使儀器預(yù)熱30分鐘。
調(diào)整樣品小平臺(tái):在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整樣品小平臺(tái)的高低(可用軸套固定高低位置),使樣品小平臺(tái)恰在兩個(gè)亥姆霍茲線圈中心,以保證樣品處于均勻磁場中。
放置被測樣品:首先擰動(dòng)四探針支架上的銅螺柱,松開四探針與小平臺(tái)的接觸,將樣品放置于小平臺(tái)上,然后再擰動(dòng)銅螺柱,使四探針的所有針尖同樣品薄膜有良好的接觸即可。
注意事項(xiàng):
在擰動(dòng)四探針架上的銅螺柱時(shí),用手扶住四探針架,不要讓四探針在樣品表面滑動(dòng),以免探針的針尖滑傷薄膜。
在擰動(dòng)四探針支架上的銅螺柱時(shí),不要擰得過緊,以免四探針的針尖嚴(yán)重刺傷樣品薄膜,只要四探針的所有針尖同樣品薄膜有良好的接觸即可。
聯(lián)機(jī)
將四探針的四個(gè)接線端子,分別正確地接入相應(yīng)的位置,即接線板上最外面的端子,對(duì)應(yīng)于四探針的最外面二根針,應(yīng)接入SB118電流源的電流輸出孔上,而接線板上內(nèi)側(cè)的二個(gè)端子,對(duì)應(yīng)于四探針的內(nèi)側(cè)的二根針應(yīng)接在PZ158A電壓表的輸入孔上,再將二只相同類型的亥姆霍茲線圈的引出線頭尾相串聯(lián)后接入SB119穩(wěn)壓電源上。如下圖四探針法測量鐵磁金屬薄膜電阻率的原理圖。
注意:在聯(lián)接SB118電流源前,應(yīng)先將其電流輸出調(diào)節(jié)到零,在聯(lián)接SB119電壓源時(shí)也將電壓輸出調(diào)至零,PZ158A可選擇在0.2V或2V量程。
四探針測量鐵磁薄膜磁電阻原理圖
測量
使用SB118電流源部分,選擇合適的電流輸出量程,以及適當(dāng)調(diào)節(jié)電流(粗調(diào)及細(xì)調(diào)),在樣品上施加一個(gè)與磁場平行的恒定電流,即調(diào)節(jié)SB119的輸出,使磁場從零慢慢增大,可以在PZ158A上測量出樣品在不同磁場下的電壓值,直到磁電阻不再增加(即達(dá)到飽和為止):再將磁場慢慢降為零,再測量不同磁場下對(duì)應(yīng)的電壓值。然后,可讓磁場反向,重復(fù)以上操作。最后還可在樣品上施加一個(gè)與磁場有一定角度如垂直的恒定電流,重復(fù)以上操作。
注意:
在切換電流量程時(shí),應(yīng)先將電流輸出調(diào)至近零,以免造成電流對(duì)樣品的沖擊。
在選擇電流時(shí),對(duì)某些樣品,最大的電流值對(duì)應(yīng)的電壓值一般不超過5mV,流過樣品薄膜的電流太大,導(dǎo)致樣品發(fā)熱,從而影響測量。
在某一電流值下,測量電壓時(shí),可分別測量正反向電壓。(通過接下電流源的正向或反向按鍵來實(shí)現(xiàn)),再取其大小的平均值。
調(diào)換被測樣品時(shí),一定要把SB118電流源的電流調(diào)為零
在調(diào)節(jié)SB119時(shí),應(yīng)保證磁場線圈電流調(diào)節(jié)的單調(diào)性。
計(jì)算:
根據(jù)樣品在不同電流(I)下的電壓值(V)計(jì)算出該樣品的電阻值及電阻率,例如某一種磁性薄膜樣品,在薄膜的面積為無限大或遠(yuǎn)大于四探針中相鄰探針間距的時(shí)候,金屬薄膜的電阻率ρF可以由以下式算出。
式中:d為樣品薄膜的膜厚,I是流經(jīng)薄膜的電流即SB118輸出的電流,V是電流流過薄膜樣品時(shí)產(chǎn)生的電壓即PZ158A上顯示的電壓。
在將測量時(shí)所提供給亥姆霍茲線圈電流換算為相應(yīng)的磁場數(shù)據(jù)后就可以分別將磁場與電流平行以及磁場與電流垂直時(shí)測得的電壓隨磁場的變化值計(jì)算出磁性薄膜樣品在不同磁場下的電阻及電阻率。并也可畫出各隨磁場變化的曲線。(參見參考資料)
擴(kuò)展使用:由于本儀器采用的為組合式構(gòu)思,因此每臺(tái)儀器都具有其獨(dú)立性,故可方便地使每臺(tái)儀器能實(shí)現(xiàn)多種用途。
例:PZ158A本身就是一臺(tái)6½位的高精度電壓表,可用于多個(gè)領(lǐng)域。SB118既可作為一臺(tái)可調(diào)的電壓源輸出,又可作為一臺(tái)可調(diào)的恒流源輸出。SB119可單獨(dú)作為一臺(tái)穩(wěn)壓電源用。
成套性
隨同每臺(tái)產(chǎn)品一起供應(yīng)的技術(shù)文件有:
(1)使用說明書1份;(2)產(chǎn)品合格證1份。
2、本產(chǎn)品由以下4臺(tái)產(chǎn)品組成:
(1)SB118型精密直流電壓電流源1臺(tái);(2)PZ158A型直流數(shù)字電壓表1臺(tái);
(3)SB120/1四探針樣品平臺(tái)1臺(tái);(4)SB119型直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)。
保管及使用期限
儀器應(yīng)存放在環(huán)境溫度為5—40ºC,相對(duì)濕度80%以下,在空氣中不含以引起腐蝕的氣體或有害雜質(zhì)。
在用戶遵守保管、安裝、運(yùn)輸和使用規(guī)則的條件下,從制造廠發(fā)貨日期起12個(gè)月內(nèi),產(chǎn)品因制造質(zhì)量不良而發(fā)生損壞或不能正常工作時(shí),制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)免費(fèi)為用戶修理產(chǎn)品或更換零件。
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