CN101571552A - 电滞回线测量系统的高低温温箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电滞回线测量系统的高低温温箱，箱体底部放置有耐火砖，耐火砖上设置加热盘耐火砖和加热盘之间有云母片，加热盘上方设置一筒体，筒体中间设置有样品室，外围空间是液氮室，箱体上方设置有顶盖，漏斗与顶盖连通，电极设置在样品上方。云母片与筒体之间有不锈钢座。箱体底部侧面设置有电源及地线端子。样品室的一端连接有热电阻，另一端连接有电流端子。本发明实现从高温到低温的电滞回线自动化测量，升降温效果好，尤其对低温的铁电极化研究有重要意义。该设计安全可靠，成本低，适于普遍推广。
Description
技术领域
本发明属于电子材料研究领域，具体涉及一种电滞回线测量系统的高低温温箱。
背景技术
铁电材料在现代电子工业中有着重要和广泛的应用，并且还有着许多潜在的应用前景。电滞回线是铁电材料在一个周期的电场变化下极化强度与电场强度的关系曲线，是铁电体所特有的一种P-E曲线形式，也是铁电性最重要的标志，它反映了铁电材料具有自发极化，并且该自发极化可以在外场作用下反转的特性。电滞回线测量可以得到该铁电材料的矫顽场强Ec，自发极化强度Ps和剩余极化强度Pr等参数。因此，电滞回线对研究铁电极化有着重要意义。
温度是影响铁电极化特性的主要因素之一。普通铁电体随温度升高会发生铁电顺电相变，一些弛豫型铁电体从低温到高温，会经历宏畴→微畴→极性微区的转变，而另一些弛豫型铁电体则只有极性微区。不同的温度对应不同的自发极化状态，电滞回线也完全不同，所以，变温的电滞回线对研究铁电体自发计划变化有着重要意义。尤其是低温(一般指室温以下)的电滞回线，对于研究弛豫型铁电体的自发的弛豫到铁电的相转变，以及极性纳米微区的非遍历行为有着重要意义。
然而，现在普遍使用的商业化电滞回线测量系统为美国RadiantTechnologies公司生产的The precision RT66B tester和德国aixACCT公司生产的TF Analyzer 2000 Measurement System。前一个系统配备的是美国Delta公司生产的通用高低温程控温箱，实际样品室环境很难实现在低温，尤其是-10℃以下的高压测量；后一个系统提供的是从室温到180℃的程控样品室，不能进行低于室温的测量。
发明内容
本发明在于克服上述现有技术不足，提供一种电滞回线测量系统的高低温温箱，该温箱结构简洁，升降温效果好，可应用于自动化测量，安全可靠，成本低，适于普遍推广。
本发明的技术方案是这样实现的：
箱体底部放置有耐火砖，耐火砖上设置加热盘耐火砖和加热盘之间有云母片，加热盘上方设置一筒体，筒体中间设置有样品室，外围空间是液氮室，箱体上方设置有顶盖，漏斗与顶盖连通，电极设置在样品上方。
箱体底部侧面设置有电源及地线端子。
样品室的一端连接有热电阻，另一端连接有电流端子。
云母片与筒体之间有不锈钢座。
采用本发明的结构实现从高温到低温的电滞回线自动化测量，升降温效果好，尤其对低温的铁电极化研究有重要意义。该设计安全可靠，成本低，适于普遍推广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2(a)是0.8Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.15PbTiO3-0.05BaTiO3陶瓷试样在423K时的极化电流密度变化曲线与电滞回线图；
图2(b)是0.85BaTiO3-0.15BaSnO3陶瓷试样在123K时的极化电流密度变化曲线与电滞回线；
下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参照图1所示，该温箱主要由箱体1，电极2和样品室3三个部分组成。箱体1底部放置有耐火砖11，耐火砖11上设置加热盘10，耐火砖11和加热盘10之间有云母片9，云母片9与筒体之间有不锈钢座8，加热盘10上方设置一筒体，筒体中间设置有样品室3，外围空间是液氮室6，箱体1上方设置有顶盖7，漏斗16与顶盖7连通，电极设置在样品上方。
箱体由不锈钢材料制成的密闭容器，起电磁屏蔽的作用。箱体的顶盖7右侧有一小孔，可插入漏斗16；其上部有手柄17；下部配有三个接线端子，一个为箱体接地12，起电磁屏蔽作用，防止漏电事故的发生，另外两个分别接正13、负14电源。
电极主体部分由聚四氟乙烯(Teflon或PTFE)的棒状材料制成，具有优良的电绝缘性，化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、和良好的抗老化耐力，能在+250℃至-180℃的温度下长期工作。高压线18从其中间穿过并与底部的铜制圆形电极相连。上部的螺栓19与底部的弹簧可以在竖直方向上调节并固定电极，从而在很低的温度下，即使测量介质变粘稠，甚至冻结，也能保证电极与被测试样紧密接触。20表示弹簧。
样品室承载被测试样15的铜制容器。由于试样的下部电极与样品室底部紧密接触，被测电流可由右端的接线端子4直接引出。热电阻5嵌入其中进行温度测量，测量介质为变压器油；
该热电阻为工业用Pt100；
液氮室6由聚四氟乙烯材料包围而成，用于承载液氮，对样品室进行降温；不锈钢座8保证传热部分与样品室3良好接触，均匀受热；
云母片9根据电路要求，起绝缘作用，将样品室与大地隔离；
加热盘10是不锈钢的加热管制成圆盘形状，内部填充结晶氧化镁粉，具有良好的电绝缘性、耐高温性和热传导性；
地线将箱体1与加热盘10接地，起电子屏蔽作用，防止漏电发生，降低干扰信号对测量结果的影响，提高使用安全性；
电源为加热盘10提供电源；
试样一般为铁电材料；
高压引线经放大后的高压信号，一般为500伏特-3000伏特；
参照图2(a)、(b)所示，该温箱可以进行从120K到420K的电滞回线测量，将铜制的样品室置于不锈钢的密闭容器中，并用绝缘隔热材料(如聚四氟乙烯)把该密闭容器分为上下两个部分。将样品室的整体置于容器上部的封闭空间，用液氮对样品室周围进行冷却，达到降温的目的，提高降温效率。用电加热装置对样品室进行底部加热从而达到升温的目的。电极的设计充分考虑了测量介质(一般为变压器油)在低温下的特性，加装了紧固用的弹簧以及螺栓，使得在很低的温度下(低于170K)，即使测量介质变粘稠，甚至冻结，也能保证电极与被测试样紧密接触。此外，温箱的整体设计充分考虑了干扰信号的屏蔽，以及漏电事故的影响，从而降低了测量的误差和提高了使用的安全性。
Claims (4)
1、电滞回线测量系统的高低温温箱，包括箱体(1)，其特征在于，箱体(1)底部放置有耐火砖(11)，耐火砖(11)上设置加热盘(10)，耐火砖(11)和加热盘(10)之间有云母片(9)，加热盘(10)上方设置一筒体，筒体中间设置有样品室(3)，外围空间是液氮室(6)，箱体(1)上方设置有顶盖(7)，漏斗(16)与顶盖(7)连通，电极设置在样品上方。
2、根据权利要求1所述的电滞回线测量系统的高低温温箱，其特征在于，箱体(1)底部侧面设置有电源及地线端子。
3、根据权利要求1所述的电滞回线测量系统的高低温温箱，其特征在于，样品室(3)的一端连接有热电阻(5)，另一端连接有电流端子(4)。
4、根据权利要求1所述的电滞回线测量系统的高低温温箱，其特征在于，云母片(9)与筒体之间有不锈钢座(8)。
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|---|---|---|---|---|
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2009
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| CN103558475B (zh) * | 2013-11-08 | 2016-05-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种用于检测铁电陶瓷储能特性的方法 |
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