CN101271138A - 光电流和光电压测量池 - Google Patents

Abstract

本发明的光电流和光电压测量池属于功能材料光电特性测量装置的技术领域。结构有池体(1)，其侧面与导气管(2)连通；在池体(1)和池盖(3)之间装有真空胶垫(6)；上电极(11)固定安装在池盖(3)中心的入光孔的下面并与高频插座(4)芯电极电连接，底电极(14)与高频插座(4)的外壳电连接；石英透镜(7)密封粘接在入光孔处；样品支架(10)下端有中心带孔的平板能使升降控杆(8)从孔中穿过、上端与底电极(14)固定相接，弹簧(9)安装在底电极(14)和样品支架(10)的平板之间。本发明装卸测试样品方便；能在真空下进行光电特性的测量；对被测样品无损伤、无污染，被测量的样品可回收。

Description

光电流和光电压测量池

技术领域

本发明的光电流和光电压测量池属于功能材料光电特性的测量装置的技术领域，适用于材料科学、信息科学、新能源开发及环境保护等领域的光电特性的测量和研究。

背景技术

新型光电材料的制备、开发和应用对于开发新能源、进行环境保护以及发展信息科学有着重要的意义。在新型光电材料的制备和光电特性的研究中，材料的光电特性测量是非常重要的。以往光电特性研究和测量一般使用下列两类光电测量池：

1)对单晶或固体粉末压片材料的光电特性，是在测试样品的上面镀上金属半透膜(常用Au或Al)，测试样品下面与金属相接触，构成“三明治”结构进行光电测量的。由于金属半透膜制备难以控制，透光率再现性不好，并且，制备电极的操作麻烦，测量信噪比低。

2)是基于光电化学的三电极(工作电极、辅助电极和参比电极)测量体系，测量电极的制备比较复杂，并且，由于测量中存在电介质溶液，对测量结果有一定的影响。更不能够研究真空条件下的光电特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述的背景技术的不足，设计出光电流、光电压池，使用新的电极结构，电极的制作和安装简单，测量池透光率好，并且，拓展了真空条件下测量的功能，实现对光电材料的多种光电特性测量的目的。

本发明的目的是通过下述的技术方案实现的(附图标记可参考图1)。

一种光电流和光电压测量池，结构包括池体1、样品支架10、上电极11、底电极14，其特征在于，结构还包括池盖3、真空胶垫6、高频插座4、石英透镜7、升降控杆8、弹簧9；所述的池体1是底端封闭上端带有凸沿的筒状体，其侧面开孔与导气管2连通；池体1上端安装池盖3，在池体1上端和池盖3之间相接触的周边装有真空胶垫6，螺杆5穿过池盖3和池体1上端凸沿的一一相对的螺孔能压紧真空胶垫6，使池体1内的空间密封；所述的高频插座4密封装在池盖3上，上电极11固定安装在池盖3中心的通透圆孔的下面并与高频插座4芯电极电连接，底电极14通过池体1、池盖3与高频插座4的外壳电连接；所述的石英透镜7与池盖3中心的通透圆孔密封粘接；所述的样品支架10是竖直架，其上端固定装在池盖3的底面、下端有中心带孔的平板能使升降控杆8从孔中穿过；所述的升降控杆8，下端有尺度大于样品支架10下端平板中心孔孔径的手柄，上端与底电极14相接；所述的弹簧9是套在升降控杆8上安装在底电极14和样品支架10的平板之间。

池体1和池盖3最好采用炭钢镀铬材料制作，可取得很好的电磁屏蔽效果，进而提高了信噪比。

在进行样品的光电压测量时，上电极11可以是一块ITO导电玻璃；底电极14可以是铂片或金片或ITO导电玻璃。

使用梳状电极可进行纳米粒子的表面光电流测量。用于表面光电流测量时，上电极11和底电极14不再被使用，底电极14的位置改换安装梳状电极，梳状电极的两极与高频插座的两极相连接。

使用时，旋下螺杆5使池体1和池盖3分开；竖直拉动升降控杆8，能使上电极11与底电极14之间获得0～20mm的空间距离，用于装、卸测试样品。

本发明的光电流、光电压测量池，由于池体、池盖、升降控杆、弹簧等结构的设计，能够方便的装、卸测试样品；由于有池体和池盖之间的真空胶垫，池体侧面装有导气管，能够得到10^-3Pa的真空度，实现在较高真空或不同气氛不同压力下光电特性的测量，开展光电气敏传感特性研究；石英透镜能够保证较好的透光率及再现性。本发明可用于测量单晶、薄膜、纳米粒子粉末等样品；并且，对被测样品无损伤、无污染，被测量的样品可回收。

附图说明

图1是本发明的结构剖面示意图。

图2是本发明的池盖的俯视图。

具体实施方式

下面配合附图进一步说明本发明的构思和实用优点。

实施例1

图1给出本发明的一种结构。图1中，1为池体、2为导气管、3为池盖、4为高频插座、5为螺杆、6为真空胶垫、7为石英透镜、8为升降控杆、9为弹簧、10为样品支架、11为上电极(ITO导电玻璃)、13为连接线、14为底电极。

池体1上端安装池盖3，在池体1上端和池盖3之间相接触的周边装有真空胶垫6，使用3～8个螺杆5压紧真空胶垫6，使池体1内的空间密封；导气管2测量时接真空系统，用于将池体1内的空间抽成真空，或再向其内充入各种气体。在这样工作状态下，可进行真空条件下的表面光电流和光电压的测量，还可以充入不同种类、不同压力的气体，开展光电气敏传感特性研究。

在池盖3中央开有同轴线的口径不同的圆孔，大孔与小孔相接处形成一个台阶，该台阶用于粘接石英透镜7，可以使用树脂粘合以保证密封，小口径圆孔即为入光孔12；在入光孔12的另一端将上电极11粘接在池盖3的底面，上电极11通过连接线13与高频插座4芯电极相连接；石英透镜7和上电极11在测量时能透过光线，光线将照射在被检测样品上。

样品支架10的上端固定装在池盖3的底面、下端有中心带孔的平板并使升降控杆8从孔中穿过；升降控杆8上端与底电极14固定装接，下端有手柄装在样品支架10的平板之下，手柄的宽度大于升降控杆8穿过的孔径；弹簧9套装在升降控杆8上，夹在底电极14和样品支架10的平板之间。装、卸测试样品时，抓住手柄竖直向下拉动升降控杆8，能使上电极11与底电极14之间获得0～20mm的空间距离，放入样品，在弹簧9的作用下再将样品夹在两电极之间。

采用不同强度的弹簧9可获得不同的推力。对于纳米粒子的光电特性测量时，不同的推力可获得不同的测量结果。这个过程对于单晶或薄膜样品影响较小。

高频插座4和池盖3之间使用树脂粘合，高频插座4的外壳与金属的池盖3、螺杆5、池体1电连接并且接地。在表面光电压测量中，通过高频插座4的芯电极和壳电极实现信号输出，信号可输出到锁相放大器、电化学综合测量仪或高阻放大器等仪器。池体1和池盖3最好采用炭钢镀铬材料制作。

图2给出池盖3的俯视图，即，池盖3的上面结构示意图。图2中，12为入光孔。池体1和池盖3可以是圆形的。入光孔12开在池盖3中心，石英透镜7粘装在入光孔12上；池盖3上对称的开有6个螺孔，它们与池体1上端的凸沿上的螺孔一一对应，螺杆5穿过螺孔用于固紧和密封池体1和池盖3；高频插座4装在池盖3上，作为输出信号用的电插座。

实施例2

为了实现本发明对光电材料的多种光电特性进行测量、且使用方便的目的，可以在升降控杆8上端安装燕尾槽形状的电极架，将底电极14按水平方向插入电极架的燕尾槽内，实现升降控杆8上端与底电极14的固定装接。

在光电压测量中，底电极14可采用Pt片、ITO导电玻璃或Au片。

实施例3

在进行纳米粒子的表面光电流测量时，应当使用梳状电极。即，在实施例1的结构基础上，用梳状电极替代上电极11和底电极14。所述的梳状电极，可以通过升降控杆8上端的燕尾槽形状的电极架实现安装，即，将梳状电极插入电极架的燕尾槽内，并使梳状电极的两极分别与高频插座4的芯电极和外壳电极连接。使用时，上电极11闲置不被使用，底电极14从燕尾槽形状的电极架上撤出。

Claims (4)

1、一种光电流和光电压测量池，结构包括池体(1)、样品支架(10)、上电极(11)、底电极(14)，其特征在于，结构还包括池盖(3)、真空胶垫(6)、高频插座(4)、石英透镜(7)、升降控杆(8)、弹簧(9)；所述的池体(1)是底端封闭上端带有凸沿的筒状体，其侧面开孔与导气管(2)连通；池体(1)上端安装池盖(3)，在池体(1)上端和池盖(3)之间相接触的周边装有真空胶垫(6)，螺杆(5)穿过池盖(3)和池体(1)上端凸沿的一一相对的螺孔能压紧真空胶垫(6)，使池体(1)内的空间密封；所述的高频插座(4)密封装在池盖(3)上，上电极(11)固定安装在池盖(3)中心的通透圆孔的下面并与高频插座(4)芯电极电连接，底电极(14)通过池体(1)、池盖(3)与高频插座(4)的外壳电连接；所述的石英透镜(7)与池盖(3)中心的通透圆孔密封粘接；所述的样品支架(10)是竖直架，其上端固定装在池盖(3)的底面、下端有中心带孔的平板能使升降控杆(8)从孔中穿过；所述的升降控杆(8)，下端有尺度大于样品支架(10)下端平板中心孔孔径的手柄，上端与底电极(14)相接；所述的弹簧(9)是套在升降控杆(8)上安装在底电极(14)和样品支架(10)的平板之间。

2、按照权利要求1所述的光电流和光电压测量池，其特征在于，所说的上电极(11)是一块ITO导电玻璃；底电极(14)是铂片或金片或ITO导电玻璃。

3、按照权利要求1所述的光电流和光电压测量池，其特征在于，所说的上电极(11)和底电极(14)是梳状电极；梳状电极通过升降控杆(8)上端的燕尾槽形状的电极架实现安装的；将梳状电极插入电极架的燕尾槽内，并使梳状电极的两极分别与高频插座(4)的芯电极和外壳电极连接。

4、按照权利要求1或2所述的光电流和光电压测量池，其特征在于，所说的池体(1)和池盖(3)，是炭钢镀铬材料的。

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