CN104931808A - 一个极端条件下自动测量材料热释电性能的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种极端条件下测量材料热释电性能的系统。它包括一个综合物性测量系统（PPMS）、一个静电计(KEITHLEY 6517B)、一个微机终端和一个开关部分。开关部分包括两个双刀双掷继电器、一个单片机（STC89C52）、一个L293D四倍高电流H桥驱动、一个9V直流开关电源。先将调试好的单片机程序烧录到单片机中，微机终端则可通过单片机控制L293D四倍高电流H桥驱动来控制继电器的吸合，从而实现在测试、加电压极化、以及短路放电不同操作之间任意切换。本发明能够克服在放电和测试的时候手动接线，整个测试过程完全自动化。
Description
所属技术领域
本发明新型涉及一种物理性能自动化测试系统，尤其涉及一种极端条件下测量材料热释电性能的系统。
背景技术
磁性与铁电材料在现代科技中得到了广泛的应用。铁磁材料具有自发磁矩，且其可随外磁场变化而翻转（开关），从而实现信息存储。铁电材料具有自发电极化，这一电极化可以随外加电场变化而翻转（开关）。与目前广泛应用的存储器相比, 基于铁电材料的铁电随机读取存储器(ferroelectric random access memory, FeRAM)具有非挥发性和读取速度快等优点, 因此也有巨大应用前景。因此无论是机理研究还是器件表征，对多铁性的表征都是必不可少的。通过测量材料的热释电来表征其铁电性是一种简单而又普遍的手段。
美国Quantum Design公司的综合物性测量系统 (Physics Property Measurement System，PPMS)提供了一个完美控制低温和强磁场平台，集成全自动的电学、磁学、热学、光电、形貌等各种物性测量手段；目前，其已经成为实验数据可靠性的标志，被广泛应用于物理、化学及材料科学的众多研究领域，遍布几乎全世界一流相关实验室。在“综合物性测量系统（PPMS）简易产品说明手册，美国Quantum Design公司”中报道，PPMS本身具有绝大多数常规物性测量功能，但是其拓展功能选件中不具备热释电测量功能。针对这一问题，我们利用综合物性测量系统的极端条件，自主搭建了一套热释电自动化测试的设备。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种极端条件下测量材料热释电的系统，实现在极低温和强磁场条件下测量样品的热释电性能，能够克服在放电和测试的时候手动接线，整个测试过程完全自动化。
一种极端条件下测量材料热释电性能的系统，如图1所示，包括一个综合物性测量系统、一个静电计、一个微机终端和一个开关部分。
所述测量样品或器件热释电性能的系统中，微机终端通过GPIB接口总线与综合物性测量系统和静电计相连，并通过USB-RS232接口与开关部分相连，开关部分还与静电计与综合物性测量系统相连。静电计提供加电压和测试热释电流操作。开关部分包括两个双刀双掷继电器、一个单片机（STC89C52）、一个L293D四倍高电流H桥驱动、一个9V直流开关电源。先将调试好的单片机程序烧录到单片机中，微机终端则可通过单片机控制L293D四倍高电流H桥驱动来控制继电器的吸合，从而实现在测试、加电压极化、以及短路放电不同操作之间任意切换。开关部分电路图如图2所示。
数据采集分析软件是由labview开发的软件程序，程序框图如图3所示，所述程序用以控制和采集包括温度和磁场在内的样品测量环境参数，同时采集静电计上的电流读数，并将开关切换命令集成在对应的待执行命令中（例如：待执行命令为短路放电操作，在该操作的命令之前集成了开关切换到短路放电操作的命令），同时能够实时显示各种数据和绘图，并同时实现数据存盘功能。具体而言，所述软件程序名称为Auto ProIEmeter with PPMS，程序界面如图4所示，所述程序通过控制MultiVu来对综合物性测量系统进行控制，并不直接与综合物性测量系统通讯，所有测试过程均可在测试软件上实现，不需其他软件或程序辅助（在运行之前需要打开MultiVu，但不需要进行任何操作）。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1. 所述极端条件的极低温度温度范围为2-380K，强磁场范围为0-9T。
2. 静电计与样品之间通过三同轴线缆连接，可有效的降低引线噪声，开关部分已经封装屏蔽，并不会引入噪声。
3. 软件无需在MultiVu上面操作，即可实现改变和读取系统温度以及磁场参数。
4. 在测试过程中，读取的数据随时存盘（并可以实时显示），可防止软件意外关闭导致的数据丢失。
5. 使用操作方便，自动化程度高，可长时间运作，而且可以任意的改变程序执行的顺序（比如降温过程中是否加磁场，升温测试时是否加磁场等）。测量前设定好相应测量程序，按下run程序则可自动执行。
6. 测试之前加入程序的拼写检查功能，将所有的温度、磁场、相应温度、磁场变化速率、电压值等等设定标准命令关键词以及参数范围，一旦出现错误命令关键词或者参数超出范围则会给出相应的提示，以防测试过程中错误的命令或参数损坏设备。
7. 在成熟的平台上拓展新的功能，成本低，技术可靠。
附图说明
图1本发明系统结构框图。
图2开关部分电路连接图。
图3 数据采集分析软件程序框图。
图4数据采集分析软件界面图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：
参见图1和图2，本极端条件下自动测量材料热释电性能的系统，包括一个综合物性测量系统（1）、一个静电计（4）、一个微机终端（3）、和一个开关部分（2）。其特征在于：所述微机终端（3）通过GPIB接口总线与综合物性测量系统（1）和静电计（4）相连，并通过USB-RS232接口与开关部分（2）相连，开关部分（2）还与静电计（4）与综合物性测量系统（1）相连。静电计（4）提供加电压和测试热释电流操作。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述开关部分（2）包括两个双刀双掷继电器（RL1、RL2）、一个单片机（STC89C52）、一个L293D四倍高电流H桥驱动、和一个9V直流开关电源。先将调试好的单片机程序烧录到单片机中，微机终端则可通过单片机控制L293D四倍高电流H桥驱动来控制继电器的吸合，从而实现在测试、加电压极化、以及短路放电不同操作之间任意切换。
所述的极端条件下自动测量材料热释电性能的系统，其特征在于：所述综合物性测量系统（1）采用PPMS-9型，静电计采用Keithley 6517B型。
本极端条件下测量材料热释电性能的系统的操作方法具体操作步骤如下：
1) 综合物性测量系统为测试提供所需的极低温和强磁场条件，待测样品或器件用双面胶固定于多功能样品杆的样品台上，多功能样品杆置于液氦杜瓦样品腔内；
2) 打开测试软件，双击左侧树形图（1），添加相应的命令到sequence文本框（2），修改sequence文本框（2）中的参数；
3) 设置保存数据路径（3）；
4) 点击Check（4）检查关键词和关键词参数是否有误；
5) 检查无误后按Run（5）运行程序。
Claims (6)
1.在一种极端条件下自动测量材料热释电性能的系统，包括一个综合物性测量系统（1）、一个静电计（4）、一个微机终端（3）、和一个开关部分（2）。
2.其特征在于：所述微机终端（3）通过GPIB接口总线与综合物性测量系统（1）和静电计（4）相连，并通过USB-RS232接口与开关部分（2）相连，开关部分（2）还与静电计（4）与综合物性测量系统（1）相连。
3.静电计（4）提供加电压和测试热释电流操作。
4.根据权利要求1所述的极端条件下自动测量材料热释电性能的系统，其特征在于：所述开关部分（2）包括两个双刀双掷继电器（RL1、RL2）、一个单片机（STC89C52）、一个L293D四倍高电流H桥驱动、和一个9V直流开关电源。
5.先将调试好的单片机程序烧录到单片机中，微机终端则可通过单片机控制L293D四倍高电流H桥驱动来控制继电器的吸合，从而实现在测试、加电压极化、以及短路放电不同操作之间任意切换。
6.根据权利要求1所述的极端条件下自动测量材料热释电性能的系统，其特征在于：所述综合物性测量系统（1）采用PPMS-9型，静电计采用Keithley 6517B型。
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|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2685873Y (zh) * | 2004-03-29 | 2005-03-16 | 昆明物理研究所 | 动态法热释电系数测试装置 |
| CN1818689A (zh) * | 2006-03-15 | 2006-08-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种铁电薄膜材料i－v特性的测量方法及测量装置 |
| CN102012460A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 上海大学 | 极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的方法及系统 |
| CN102012416A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 上海大学 | 一种极端条件下测量材料应变特性的方法及系统 |
| CN103558475A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 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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2014
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2685873Y (zh) * | 2004-03-29 | 2005-03-16 | 昆明物理研究所 | 动态法热释电系数测试装置 |
| CN1818689A (zh) * | 2006-03-15 | 2006-08-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种铁电薄膜材料i－v特性的测量方法及测量装置 |
| CN102012460A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 上海大学 | 极端条件下测量材料或电子器件交流阻抗特性的方法及系统 |
| CN102012416A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 上海大学 | 一种极端条件下测量材料应变特性的方法及系统 |
| CN103558475A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 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 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 余祖俊: "《微机检测与控制应用系统设计》", 31 May 2011 * |
| 张德银 等: ""新型钽酸锂薄膜热释电系数测试研究"", 《电子测量与仪器学报》 * |
| 李景德: "铁电测量数字分析法", 《中山大学学报》 * |
| 江一杭 等: ""（1-x）PST-xPZT陶瓷的热释电性能研究"", 《四川大学学报》 * |
| 许文秀 等: "红外热释电材料及热释电系数测试", 《压电与声光》 * |
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