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四探针电阻测量仪

    环境温度:5—+40oC;
    环境相对湿度:80%以下;
    供电电源:220±22V 50±1.5Hz;
    不应受到剧烈震动和机械冲击;
    空气中不应含有足以腐蚀仪器的灰尘和杂质;
    不应受强的电磁场干扰;
    通风条件良好。
    订购热线:010-62332738

    主要技术指标

      SB100A型磁性薄膜磁电阻率测量仪是由本公司与北京科技大学应用科学学院物理系共同构思,并由本公司设计和制作。其有SB118型精密电压电流源,SB119型直流稳压电源,PZ158A型直流电压表以及SB120四探针亥姆霍兹线圈测试平台四台仪器构成。可用于高校的物理教育实验。

      通过本测试仪可以进一步了解磁性薄膜材料和磁电子学的一些基本概念和知识,了解目前广泛应用的多类磁电阻的基本概念以及用四探针法对磁性薄膜电阻和电阻率进行测试及研究。由于本产品为组合式构思,因此为仪表的多用途以及灵活性提供了方便。

    技术数据

    四探针电阻测量仪  1、使用条件:

      (1)环境温度:5—+40ºC;
      (2)环境相对湿度:80%以下;
      (3)供电电源:220±22V50±1.5Hz;
      (4)不应受到剧烈震动和机械冲击;
      (5)空气中不应含有足以腐蚀仪器的灰尘和杂质;
      (6)不应受强的电磁场干扰;
      (7)通风条件良好。

      2、SB118型精密直流电压电流源(详见该产品使用说明书)

      (1)直流电压源:输出电压范围0~50V分20mV、200mV、2V、20V、50V五档,每档输出电压可连续调节,最高分辨力为1µV,基本误差为0.1%。

      (2)直流电流源:输出电流范围0~200mA分20µA、200µA、2mA、20mA、200mA五档,每档输出电流可连续调节,最高分辨力为1nA,基本误差为0.03%。

      3、SB119型直流稳压电源(详见该产品使用说明书)

      (1)输出电压范围:0-60V连续可调,基本误差为0.1%

      (2)额定负载电流为5A,最大为6A

      4、PZ158A型数字电压表(详见该产品使用说明书)

      可测量0~1000V直流电压具有200mV、2V、20V、200V、1000V五档量程,最高分辨力为0.1µV,基本误差为0.003%。

      5、SB120四探针测试平台(详见该产品使用说明书)

     

      为磁性薄膜样品,利用四探针测量方式测量其磁电阻和电阻率以及对磁电阻效应进行研究,提供了方便。

      结构示意图见下图

      图中:左下为SB119;左中为SB118;左上为PZ158A;右方为SB120。

      使用方法

      预热:打开SB118电流源、SD119稳压电源和PZ158A电压表的电源开关,使仪器预热30分钟。

      调整样品小平台:在实验前应调整样品小平台的高低(可用轴套固定高低位置),使样品小平台恰在两个亥姆霍兹线圈中心,以保证样品处于均匀磁场中。

      放置被测样品:首先拧动四探针支架上的铜螺柱,松开四探针与小平台的接触,将样品放置于小平台上,然后再拧动铜螺柱,使四探针的所有针尖同样品薄膜有良好的接触即可。

      注意事项

      在拧动四探针架上的铜螺柱时,用手扶住四探针架,不要让四探针在样品表面滑动,以免探针的针尖滑伤薄膜。

      在拧动四探针支架上的铜螺柱时,不要拧得过紧,以免四探针的针尖严重刺伤样品薄膜,只要四探针的所有针尖同样品薄膜有良好的接触即可。

      联机

      将四探针的四个接线端子,分别正确地接入相应的位置,即接线板上最外面的端子,对应于四探针的最外面二根针,应接入SB118电流源的电流输出孔上,而接线板上内侧的二个端子,对应于四探针的内侧的二根针应接在PZ158A电压表的输入孔上,再将二只相同类型的亥姆霍兹线圈的引出线头尾相串联后接入SB119稳压电源上。如下图四探针法测量铁磁金属薄膜电阻率的原理图。

      注意:在联接SB118电流源前,应先将其电流输出调节到零,在联接SB119电压源时也将电压输出调至零,PZ158A可选择在0.2V或2V量程。

     

    四探针电阻测量仪

      四探针测量铁磁薄膜磁电阻原理图

      测量

      使用SB118电流源部分,选择合适的电流输出量程,以及适当调节电流(粗调及细调),在样品上施加一个与磁场平行的恒定电流,即调节SB119的输出,使磁场从零慢慢增大,可以在PZ158A上测量出样品在不同磁场下的电压值,直到磁电阻不再增加(即达到饱和为止):再将磁场慢慢降为零,再测量不同磁场下对应的电压值。然后,可让磁场反向,重复以上操作。最后还可在样品上施加一个与磁场有一定角度如垂直的恒定电流,重复以上操作。

      注意

      在切换电流量程时,应先将电流输出调至近零,以免造成电流对样品的冲击。

      在选择电流时,对某些样品,最大的电流值对应的电压值一般不超过5mV,流过样品薄膜的电流太大,导致样品发热,从而影响测量。

      在某一电流值下,测量电压时,可分别测量正反向电压。(通过接下电流源的正向或反向按键来实现),再取其大小的平均值。

      调换被测样品时,一定要把SB118电流源的电流调为零

      在调节SB119时,应保证磁场线圈电流调节的单调性。

      计算

      根据样品在不同电流(I)下的电压值(V)计算出该样品的电阻值及电阻率,例如某一种磁性薄膜样品,在薄膜的面积为无限大或远大于四探针中相邻探针间距的时候,金属薄膜的电阻率ρF可以由以下式算出。

    四探针电阻测量仪


      式中:d为样品薄膜的膜厚,I是流经薄膜的电流即SB118输出的电流,V是电流流过薄膜样品时产生的电压即PZ158A上显示的电压。

      在将测量时所提供给亥姆霍兹线圈电流换算为相应的磁场数据后就可以分别将磁场与电流平行以及磁场与电流垂直时测得的电压随磁场的变化值计算出磁性薄膜样品在不同磁场下的电阻及电阻率。并也可画出各随磁场变化的曲线。(参见参考资料)

      扩展使用:由于本仪器采用的为组合式构思,因此每台仪器都具有其独立性,故可方便地使每台仪器能实现多种用途。

      例:PZ158A本身就是一台6½位的高精度电压表,可用于多个领域。SB118既可作为一台可调的电压源输出,又可作为一台可调的恒流源输出。SB119可单独作为一台稳压电源用。

      成套性

      随同每台产品一起供应的技术文件有:

      (1)使用说明书1份;(2)产品合格证1份。

      2、本产品由以下4台产品组成:

      (1)SB118型精密直流电压电流源1台;(2)PZ158A型直流数字电压表1台;

      (3)SB120/1四探针样品平台1台;(4)SB119型直流稳压电源1台。

      保管及使用期限

      仪器应存放在环境温度为5—40ºC,相对湿度80%以下,在空气中不含以引起腐蚀的气体或有害杂质。

      在用户遵守保管、安装、运输和使用规则的条件下,从制造厂发货日期起12个月内,产品因制造质量不良而发生损坏或不能正常工作时,制造厂应负责免费为用户修理产品或更换零件。

     

     

     

      北京天海科科技发展有限公司
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