PL244428B1 - Sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych o grubościach od pojedynczych nanometrów do kilkudziesięciu mikrometrów, w szczególności umieszczonych na podłożu o słabym przewodnictwie cieplnym, znacznie mniejszym od przewodnictwa cieplnego warstw. Sposób według pierwszej odmiany wynalazku charakteryzuje się tym, że nagrzewa się blok gorący (1) kontrolując jednocześnie temperaturę bloku gorącego (1) za pomocą czujnika temperatury (6), jednocześnie stabilizuje się temperaturę bloku zimnego (2) na poziomie temperatury odniesienia, przy czym dokonuje się próbkowania wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego (12) występującej pomiędzy przynajmniej jedną z par analogicznych sond termoelektrycznych części zimnej i części gorącej (14a-13a, 14b-13b), równocześnie mierzy się siły termoelektryczne występujące między oboma sondami termoelektrycznymi tego samego bloku (14a-14b, 13a-13b), na podstawie których określa się różnicę temperatury pomiędzy obszarem gorącym a zimnym badanego materiału warstwowego (12), a następnie wyznacza się współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego (12) i jego zmianę w funkcji temperatury jako iloraz zmian siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego (12) oraz zmian temperatury dla dwóch kolejnych próbek temperatury złącza gorącego (1). Opisano również sposób według drugiej odmiany wynalazku.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych o grubościach od pojedynczych nanometrów do kilkudziesięciu mikrometrów, w szczególności umieszczonych na podłożu elektrycznie izolacyjnym o dowolnym przewodnictwie cieplnym umożliwiającym wytworzenie gradientu temperatury na powierzchni badanej warstwy w miejscu styku sond pomiarowych.

Znany jest z polskiego opisu wynalazku PL 218266 sposób pomiaru współczynnika Seebecka, który polega na tym, że w próbce zainstalowanej w komorze izotermicznej umieszczone są w wykonanych w niej otworach, elementy mierzące temperaturę oraz elektrody do pomiaru napięcia Seebecka, przy czym co najmniej jeden z czujników temperatury ogrzewany jest przez krótki czas prądem elektrycznym ze źródła prądowego, a następnie rejestruje się równocześnie sygnały z czujników temperatury oraz napięcie Seebecka między elektrodami pomiarowymi. Element pomiarowy pełni zarówno funkcję grzejnika jak i jest używany do pomiaru temperatury. Elementem pomiarowym może być termopara lub też czujnik rezystancyjny. Element pomiarowy pełniący funkcję grzejnika, ogrzewany jest bezpośrednio stałym lub zmiennym prądem elektrycznym ze źródła zasilania. Elementy mierzące temperaturę umieszczone są wewnątrz elektrod przeznaczonych do pomiaru współczynnika Seebecka. Współczynnik Seebecka oblicza się wyznaczając współczynnik nachylenia prostej na wykresie napięcia Seebecka USeeb od różnicy temperatur AT.

Znany jest z japońskiego opisu patentowego nr JP 2007005359 sposób, który polega na bezpośrednim nagrzewaniu próbki stałym prądem w celu uzyskania wymaganej różnicy temperatur. Pomiar napięć wykonywany jest w warunkach dynamicznych, przy zmieniającej się różnicy temperatur z szybkością dAT/dt.

Z chińskiego opisu patentowego nr CN1616953, znany jest sposób pomiaru polegający na tym, że próbka umieszczona jest w uchwycie, który jest grzany lub chłodzony z jednej strony w celu uzyskania różnicy temperatur. Napięcia termopar T1 i T2 oraz sygnał elektryczny Useeb są mierzone za pomocą nanowoltomierza elektronicznego. Z zależności Useeb =f(AT) wyznaczany jest współczynnik Seebecka.

Również z chińskiego opisu patentowego nr CN 101413908 znana jest metoda pomiaru współczynnika Seebecka materiałów wytwarzanych w postaci cienkich warstw naniesionych na podłoże izolacyjne. Różnica temperatur AT jest uzyskiwana przez blok grzany elektrycznie usytuowany z jednej strony próbki i jest mierzona przez dwie termopary dotykające powierzchni próbki. Napięcie Seebecka mierzone jest poprzez elektrody napięciowe dołączone bezpośrednio do termopar.

Aby wyznaczyć współczynnik Seebecka materiału warstwowego należy wytworzyć na nim gradient temperatury. Kolejno należy zmierzyć temperaturę w dwóch różnych punktach materiału oraz wyznaczyć SEM, to jest. różnicę potencjału elektrycznego między nimi. W znanych rozwiązaniach realizuje się to mierząc temperaturę bloku gorącego oraz zimnego lub wykorzystując sondy ze zintegrowanym czujnikiem temperatury i przy pomocy jednego woltomierza mierząc różnicę potencjału elektrycznego pomiędzy elektrodami. Powyższa metodologia wprowadza duże niedokładności pomiaru temperatury. W polskim patencie PL227008 zaproponowano sposób eliminacji powyższych niedokładności poprzez zastosowanie układu pomiaru temperatury umożliwiającego pomiar temperatury dokładnie w miejscu generowania siły elektromotorycznej (SEM) sygnału termoelektrycznego. W powyższym patencie ujawniony został układ do pomiaru termosiły materiałów warstwowych o grubościach od pojedynczych nanometrów do kilkudziesięciu mikrometrów, w szczególności umieszczonych na podłożu o słabym przewodnictwie cieplnym, znacznie niniejszym od przewodnictwa cieplnego warstw. W układzie badana warstwa umieszczona jest na podłożu elektrycznie izolacyjnym, którego jeden ze skrajnych obszarów umieszczony jest na bloku izotermicznym osadzonym na elemencie grzejnym, a drugi na drugim bloku izotermicznym osadzonym na elemencie chłodzącym, pomiędzy tymi blokami zaś um ieszczony jest izolator cieplny. Do badanej warstwy do obszaru podgrzewanego i do obszaru schładzanego, pary elektrod wykonanych z materiałów termoelektrycznych, tworzących termopary o rozdzielonych końcach, doprowadzone są punktowo do elektrycznego kontaktu z badaną warstwą. Znany i powszechnie stosowany sposób pomiarów przy użyciu powyższego układu jest następujący, a mianowicie zimne złącze pierwszej termopary umieszcza się w temperaturze odniesienia, której dokładną wielkość mierzy się czujnikiem temperatury. Gorące złącze tworzą elektrody wykonane z różnych materiałów, przy czym przewody wykonane są z tego samego materiału co odpowiadająca im elektroda. Przy użyciu pierwszego woltomierza mierzy się napięcie generowane przez pierwszą termoparę. Znając to napięcie, temperaturę odniesienia mierzoną przez czujnik oraz współczynnik Seebecka materiałów możemy bardzo dokładnie wyznaczyć temperaturę w miejscu styku elektrod z badanym materiałem. Analogicznie przy użyciu drugiego woltomierza oraz przynależnych mu drugiej termopary i elektrod wyznacza się dokładną temperaturę na drugim końcu badanego materiału. Ważne, aby końcówki kontaktowe elektrod były uformowane w kontakt punktowy oraz aby elektrody były z tego samego materiału. Przy użyciu trzeciego woltomierza dokonuje się pomiaru siły termoelektrycznej generowanej przez termoparę złożoną z badanego materiału oraz elektrod. Na podstawie uzyskanych pomiarów wyznacza się współczynnik Seebecka badanej warstwy korzystając z prostego wzoru (analitycznej definicji współczynnika Seebecka). W powyższej metodologii korzystne było stosowanie znacznej (powyżej kilku+kilkunastu stopni Kelwina) różnicy temperatury między punktami pomiarowymi (podobnie jak w rozwiązaniach znanych z literatury). W efekcie wyznaczano uśredniony współczynnik Seebecka dla takiego zakresu temperaturowego, pobierany z sond umieszczonych w dwóch różnych punktach badanej powierzchni. Taki sposób wyznaczania nie charakteryzuje w rzeczywisty sposób współczynnika Seebecka w określonej temperaturze. Na przykład nie uwzględnia faktu, że współczynnik Seebecka zmienia się (również nieliniowo). Również we współczesnych materiałach półprzewodnikowych mogą wystąpić zmiany właściwości termoelektrycznych wzdłuż materiału (na przykład, nieodwracalne zmiany koncentracji elektronowej wzdłuż gradientu temperatury, na skutek przemian w strukturze materiału) pod wpływem temperatury. Również w przypadku materiałów niejednorodnych lub termoelektrycznych materiałów funkcjonalnie gradientowych (Thermoelectric Materials Functionally Graded), powyższa metodologia uśrednia współczynnik Seebecka, nie dając dokładnych informacji o charakterze materiału. Kolejna niedogodność metody stanowi, że aby wyznaczyć rzeczywisty (nie uśredniony) współczynnik Seebecka materiału w konkretnej temperaturze, należałoby zmniejszać stosowany gradient temperatury (przy granicy dążącej do zera), co skutkowałoby istotnym zwiększeniem niedokładności pomiarowych. Dodatkowo każdy pomiar napięcia oraz temperatury obarczony jest błędem wynikającym między innymi z dokładności urządzeń pomiarowych. Użycie w powyższej metodzie trzech woltomierzy, które mogą różnić się dokładnością pomiarową, negatywnie wpływa na uzyskiwane wyniki.

Problemem technicznym, jaki rozwiązuje wynalazek, jest zapewnienie dokładności pomiarów przyrostów temperatury i napięcia.

Celem według wynalazku jest rozwiązanie, które umożliwi dokonywanie pomiarów przy małych gradientach temperatur, co ma pozwolić na wyznaczenie współczynnika dla konkretnej temperatury, oraz pobieranie sygnału pomiarowego z tego samego miejsca, co ma pozwolić na badanie materiału w konkretnym punkcie (zlokalizowanym pojedynczą sondą pomiarową), zamiast uśredniania wyniku dla całej powierzchni (między dwoma sondami znajdującymi się w różnych miejscach).

Istota sposobu pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych według pierwszej odmiany wynalazku polega na tym, że nagrzewa się blok gorący, co skutkuje nagrzaniem części badanej warstwy, kontrolując jednocześnie temperaturę bloku gorącego za pomocą czujnika temperatury, jednocześnie stabilizuje się temperaturę bloku zimnego na dowolnym poziomie, przy czym znacznie niższym od temperatury bloku gorącego. Sygnał z sondy termoelektrycznej umieszczonej na nie ogrzewanym obszarze warstwy służy jedynie kontroli stabilności temperatury bloku zimnego oraz do wyznaczenia ewentualnego uchybu pomiarowego. Korzystnie jeżeli ta temperatura pozostaje niezmienna. Właściwego pomiaru zmian wartości siły termoelektrycznej dokonuje się w oparciu o sygnały z sondy termoelektrycznej bloku gorącego. Jednocześnie dokonuje się pomiaru siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego występującej pomiędzy przynajmniej jedną z par materiałowo analogicznych sond termoelektrycznych bloku zimnego i bloku gorącego. Stąd wyznacza się współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego jako iloraz zmiany wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego oraz zmiany temperatury części nagrzewanej.

Korzystnie, wyznaczania współczynnika Seebecka dokonuje się także zwrotnie (czyli również dla zmniejszania temperatury części nagrzewanej) dla zmniejszenia niedokładności pomiarowych wynikających ze zmian nieodwracalnych mogących pojawić się w materiale.

Zalety rozwiązania w porównaniu do metodologii ujawnionej w wynalazku przedstawion ym w patencie PL227008:

1) Nie jest istotna wartość temperatury zimnego złącza, a jedynie jego stabilność temperaturowa (algorytm pomiarowy nie wymaga znajomości konkretnej wartości tej temperatury).

2) Nie ma konieczności stosowania podłoży o niskiej przewodności cieplnej - można stosować podłoża o dowolnej przewodności cieplnej.

3) SEM wyznaczany w jednym konkretnym miejscu (nie między dwoma sondami znajdującymi się w różnych miejscach) - dzięki temu możliwy pomiar materiałów niejednorodnych.

4) SEM wyznaczany w konkretnej temperaturze, zamiast dla dużego zakresu temperatury.

Istota sposobu pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych według drugiej odmiany wynalazku polega na tym, że nagrzewa się blok gorący, co skutkuje nagrzaniem części badanej warstwy, jednocześnie przy odłączonym układzie stabilizacji temperatury bloku zimnego doprowadza się do sprzężenia cieplnego bloku gorącego i zimnego przez odpowiednio dobraną warstwę termicznie izolacyjną wprowadzającą gradient temperatury adekwatny do czułości stosowanego układu pomiarowego. W tym sposobie nie dąży się do stabilizacji temperaturowej obszaru chłodzonego, ale do utrzymania stosunkowo małego (rzędu pojedynczych stopni Kelwina), stałego gradientu temperaturowego między obszarem gorącym a zimnym badanej warstwy. Dokonuje się pomiaru różniczkowej wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego występującej pomiędzy przynajmniej jedną z par materiałowo analogicznych sond termoelektrycznych bloku zimnego i bloku gorącego, równocześnie mierzy się zmiany sił termoelektrycznych występujące między oboma sondami termoelektrycznymi tego samego bloku, a następnie wyznacza się współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego i jego zmianę w funkcji temperatury jako iloraz różnicowej siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego między jego obszarem gorącym a zimnym oraz zmiany różnicy temperatury między tymi obszarami dla danej temperatury, będącej średnią między temperaturą części ogrzewanej i nie ogrzewanej badanego materiału.

Korzystnie, wyznaczania współczynnika Seebecka dokonuje się także zwrotnie (czyli również dla zmniejszania temperatury części nagrzewanej) dla zmniejszenia niedokładności pomiarowych wynikających ze zmian nieodwracalnych mogących pojawić się w materiale.

Powstająca uśredniona wartość współczynnika Seebecka jest znaczenie dokładniejsza niż wyniki uzyskiwane na podstawie metodologii przedstawionej w patencie PL227008, bazującej na dużym gradiencie temperatury.

Zalety rozwiązania w porównaniu do metodologii ujawnionej w wynalazku przedstawionym w patencie PL227008:

1) Współczynnik Seebecka jest uśredniany, ale dla bardzo małej różnicy temperatury (sygnał generowany między dwoma różnymi punktami, ale o zbliżonej temperaturze). Cały materiał jest w zbliżonej temperaturze, czyli wyznaczane są parametry dla materiału w tej temperaturze, zamiast wartości uśrednionych dla dwóch znacznie się różniących temperatur.

2) Nie ma konieczności stosowania podłoży o niskiej przewodności cieplnej - można stosować podłoża o dowolnej przewodności cieplnej.

3) Utrzymywanie małego gradientu temperatury na badanej warstwie sprzyja możliwości umieszczenia sond pomiarowych w niewielkiej wzajemnej odległości, czyli w obszarze podobnych właściwości materiałowych warstwy.

W rozwiązaniu według wynalazku błędy pomiarowe wynikające z niedokładności urządzeń pomiarowych wyeliminowane zostały poprzez akwizycję danych i porównywanie ze sobą kolejnych (temperaturowo zbliżonych) wyników, a mianowicie w sposobie według wynalazku bada się nie iloraz siły termoelektrycznej i różnicy temperatury jak w sposobie wcześniejszym ale iloraz zmiany siły termoelektrycznej i zmiany różnicy temperatury z dwóch kolejnych pomiarów. Porównuje się wyniki uzyskane z tego samego woltomierza, co eliminuje jego błąd stały. Nie ma konieczności stosowania podłoży o niskiej przewodności cieplnej - można stosować podłoża o dowolnej przewodności cieplnej. Zaletą pierwszej odmiany sposobu jest fakt, iż współczynnik Seebecka wyznaczany jest dla konkretnej temperatury (Tg - temperatury gorącego złącza), nie zaś jako uśredniona wartość dla przedziału temperatury dT = Tg - Tz. Ponadto pierwsza odmiana sposobu posiada tę zaletę, iż określenie właściwości termoelektrycznych odbywa się w jednym i tym samym punkcie materiału - miejscu pomiaru temperatury gorącego końca, co jest bardzo istotne w przypadku materiałów niejednorodnych. Obszar znajdujący się na bloku zimnym jest tylko obszarem odniesienia i ma mały wpływ na wyniki pomiarów w pierwszej odmianie wynalazku. Zaletą drugiej odmiany sposobu jest natomiast fakt, iż cały badany materiał utrzymywany jest w zbliżonej temperaturze, z niewielkim gradientem temperatury w obszarze warstwy i umożliwia określenie rzeczywistego współczynnika Seebecka w odniesieniu do temperatury badanego materiału warstwowego.

Sposób realizacji rozwiązania według wynalazku został objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia układ pomiarowy w oparciu o który dokonuje się pomiarów, fig. 2 przedstawia rozkład temperatur w obrębie szerokości układu pomiarowego według pierwszej odmiany sposobu, fig. 3 przedstawia rozkład temperatur w obrębie szerokości układu pomiarowego według drugiej odmiany sposobu.

Przykład 1

Badany materiał warstwowy 12 umieszczony jest na podłożu izolacyjnym 11, którego jeden ze skrajnych obszarów umieszczony jest na bloku izotermicznym gorącym 1 osadzonym na elemencie grzejnym 4, a drugi na bloku izotermicznym zimnym 2 osadzonym na elemencie chłodzącym 5, pomiędzy tymi blokami 1, 2 i elementami 4, 5 zaś umieszczona jest warstwa termicznie izolac yjna 3, przy czym do badanej warstwy 12 do obszaru podgrzewanego i do obszaru schładzanego, pary sond termoelektrycznych bloku gorącego 14a, 14b oraz bloku zimnego 13a, 13b wykonanych z materiałów termoelektrycznych, tworzących termopary o rozdzielonych końcach, doprowadzone są punktowo do elektrycznego kontaktu z badanym materiałem warstwowym 12. Końce sond na styku z badaną warstwą 12 zapewniają kontakt punktowy z badanym materiałem warstwowym 12 na poziomie pojedynczych atomów. Sondy termoelektryczne 14a, 14b, 13a, 13b przechodzą w odprowadzenia w postaci przewodów sygnałowych wykonanych z tego samego materiału i na drugim końcu toru sygnałowego są połączone w termozłącza 9 i 10, umieszczone w temperaturze odniesienia wewnątrz izolatora elektrycznego 18 w bloku zimnym 2. Na zaciskach sond 14a, 14b, 13a, 13b tworzących każdą parę oraz pomiędzy analogicznymi sondami obu termozłączy wpięte są miliwoltomierze 15, 16, 17a, 17b. W blokach gorącym i zimnym 1,2 osadzone są dodatkowo czujniki temperatury części gorącej 6 i zimnej 7, w postaci dwóch termorezystorów platynowych Pt100 albo dodatkowych termopar do sterowania mocą zasilania (temperaturą) układów grzejnych/chłodzących. Położenie poszczególnych elementów w funkcji szerokości układu pomiarowego jest oznaczone za pomocą symbolu x z indeksami: xi i X2 oznaczają położenie sondy odpowiednio części gorącej i zimnej, xd’ i xd’’ oznacza położenie skrajni warstwy termoizolacyjnej.

Sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych polega na tym, że nagrzewa się część badanej warstwy 12 kontrolując jednocześnie temperaturę bloku gorącego 1 za pomocą czujnika temperatury 6 w postaci termorezystora, jednocześnie stabilizuje się temperaturę bloku zimnego 2 na poziomie temperatury odniesienia, przy czym dokonuje się próbkowania wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego 12 występującej pomiędzy jedną z par materiałowo analogicznych sond termoelektrycznych 14a-13a lub 14b-13b bloku zimnego i bloku gorącego, równocześnie mierzy się siły termoelektryczne występujące między oboma sondami termoelektrycznymi tego samego bloku, 14a-14b, 13a-13b, na podstawie których określa się różnicę temperatury pomiędzy obszarem gorącym a zimnym badanego materiału warstwowego 12, a następnie wyznacza się współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego 12 i jego zmianę w funkcji temperatury jako iloraz zmian siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego oraz zmian temperatury dla dwóch kolejnych próbek temperatury złącza gorącego.

Przykład 2

Sposób jak w przykładzie 1, z tym, że dodatkowo wyznaczanie współczynnika Seebecka dokonuje się zwrotnie (czyli również dla zmniejszania temperatury części nagrzewanej) dla zmniejszenia niedokładności pomiarowych wynikających ze zmian nieodwracalnych mogących pojawić się w materiale.

Przykład 3

Sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych polega na tym, że część badanej warstwy 12 nagrzewa się kontrolując jednocześnie temperaturę bloku gorącego 1 za pomocą czujnika temperatury 6 w postaci termorezystora, jednocześnie przy odłączonym elemencie chłodzącym 5 pełniącym funkcję układu stabilizacji temperatury bloku zimnego 2, doprowadzając się do sprzężenia cieplnego bloku gorącego 1 i zimnego 2 przez odpowiednio dobraną warstwę termicznie izolacyjną 3 wprowadzającą mały gradient temperatury, przy czym dokonuje się próbkowania wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego 12 występującej pomiędzy jedną z par materiałowo analogicznych sond termoelektrycznych części, zimnej i części gorącej 13a-14a lub 14b-13b, równocześnie mierzy się siły termoelektryczne występujące między oboma sondami termoelektrycznymi tego samego bloku 13a-13b, 14a-14b, przy czym powstające różnicowe napięcia termoelektryczne stanowią bezpośrednio sygnały różniczkowe sił termoelektrycznych badanego materiału warstwowego 12 dla wyznaczonego gradientu temperatury, a następnie wyznacza się współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego 12 i jego zmianę w funkcji temperatury jako iloraz różnicowej siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego między obszarem gorącym a zimnym oraz zmianę różnicy temperatury między tymi obszarami.

Przykład 4

Sposób jak w przykładzie 3, z tym że dodatkowo wyznaczanie współczynnika Seebecka dokonuje się zwrotnie (czyli również dla zmniejszania temperatury części nagrzewanej) dla zmniejszenia niedokładności pomiarowych wynikających ze zmian nieodwracalnych mogących pojawić się w materiale.

Claims (4)

1. Sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych, w którym część badanej warstwy nagrzewa się kontrolując jednocześnie temperaturę bloku gorącego za pomocą czujnika temperatury, jednocześnie stabilizuje się temperaturę bloku zimnego na poziomie temperatury odniesienia, przy czym dokonuje się próbkowania wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego występującej pomiędzy przynajmniej jedną z par materiałowo analogicznych sond termoelektrycznych części zimnej i części gorącej, równocześnie mierzy się siły termoelektryczne występujące między oboma sondami termoelektrycznymi tego samego bloku, na podstawie których określa się różnicę temperatury pomiędzy obszarem gorącym a zimnym badanego materiału warstwowego, a następnie wyznacza się współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego i jego zmianę w funkcji temperatury, znamienny tym, że współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego i jego zmianę w funkcji temperatury wyznacza się jako iloraz zmian siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego (12) oraz zmian temperatury dla dwóch kolejnych próbek temperatury złącza gorącego (1).

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wyznaczanie współczynnika Seebecka dokonuje się także zwrotnie, czyli również dla zmniejszania temperatury części nagrzewanej, dla zmniejszenia niedokładności pomiarowych wynikających ze zmian nieodwracalnych mogących pojawić się w materiale.

3. Sposób pomiaru siły termoelektrycznej materiałów warstwowych, w którym część badanej warstwy nagrzewa się kontrolując jednocześnie temperaturę bloku gorącego za pomocą czujnika temperatury, jednocześnie przy odłączonym elemencie chłodzącym bloku zimnego doprowadza się do sprzężenia cieplnego bloku gorącego i zimnego przez odpowiednio dobraną warstwę cieplnie izolacyjną wprowadzającą gradient temperatury, przy czym dokonuje się próbkowania wartości siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego występującej pomiędzy przynajmniej jedną z par materiałowo analogicznych sond termoelektrycznych części zimnej i części gorącej, równocześnie mierzy się siły termoelektryczne występujące między oboma sondami termoelektrycznymi tego samego bloku, znamienny tym, że powstające różnicowe napięcia termoelektryczne stanowią bezpośrednio sygnały różniczkowe sił termoelektrycznych badanego materiału warstwowego dla wyznaczonego gradientu temperatury, przy czym współczynnik Seebecka badanego materiału warstwowego i jego zmianę w funkcji temperatury wyznacza się jako zmianę ilorazu różnicowej siły termoelektrycznej badanego materiału warstwowego między obszarem gorącym a zimnym oraz zmiany różnicy temperatury między tymi obszarami.

4. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wyznaczanie współczynnika Seebecka dokonuje się także zwrotnie, czyli również dla zmniejszania temperatury części nagrzewanej, dla zmniejszenia niedokładności pomiarowych wynikających ze zmian nieodwracalnych mogących pojawić się w materiale.